真核生物的遺傳分析最新

關(guān)于真核生物的遺傳分析最新第1頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五6.1真核生物基因組6.1.1C值悖理6.1.2N值悖理6.1.3真核生物基因組DNA序列的復(fù)雜度第2頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五

基因組（genome）：一個(gè)物種單倍體的染色體數(shù)目及其所攜帶的全部基因?；蚪MDNA測(cè)序的結(jié)果表明基因組中不僅包含著整套基因的編碼序列，同時(shí)還包含著大量非編碼序列，即基因之間的序列。這些序列同樣包含著遺傳指令(geneticinstruction)。因此，基因組是整套染色體所包含的DNA分子以及DNA分子所攜帶的全部遺傳指令。6.1.1

C值悖理

(Cvalueparadox)第3頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五C值（Cvalue）

：一個(gè)物種基因組的DNA含量是相對(duì)恒定的，它稱為該物種的C值，即單倍體所含DNA總量。每種生物各有其相對(duì)恒定的C值不同物種的C值之間有很大差別能營(yíng)獨(dú)立生活的最小的生物—支原體(Mycoplasma)的C值不到106bp

一些被子植物和兩棲類動(dòng)物的C值則可多達(dá)1011bp兩者相差10萬(wàn)倍。C值同生物的進(jìn)化有什么關(guān)系?生物的C值，即基因組的DNA總量是不是隨著生物的進(jìn)化而相應(yīng)地增加?第4頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五

一方面：在一些低等生物中，隨著生物進(jìn)化，增加了生物體的結(jié)構(gòu)和功能的復(fù)雜性，基因組也相應(yīng)地增大即C值↑。如蠕蟲(chóng)的C值大于霉菌、酵母、細(xì)菌和支原體。第5頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五矛盾之處1、同類生物C值差異很大2、有些進(jìn)化程度低的生物C值大大超過(guò)進(jìn)化程度高的生物的C值另一方面：隨著進(jìn)一步的進(jìn)化，在其他生物中則看不到這種規(guī)律。第6頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五從總體上說(shuō)生物基因組的大小同生物在進(jìn)化上所處的地位及復(fù)雜性之間無(wú)嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這種現(xiàn)象稱為C值悖理。C-valueparadox:thelackofdirectrelationshipbetweentheCvalueandphylogeneticcomplex.人們對(duì)C值悖理已經(jīng)提出許多解釋：包括基因組的部分或完全加倍、轉(zhuǎn)座、反轉(zhuǎn)錄已加工假基因、DNA復(fù)制滑動(dòng)、不等交換和DNA擴(kuò)增等，Petrov等又提出一個(gè)解釋是：各種生物基因組的大小是由于基因組中長(zhǎng)期積累起來(lái)的過(guò)量的非編碼DNA被清除的速率不同所造成的結(jié)果，即DNA丟失的速率愈慢，那么基因組DNA含量愈高。C值悖理(Cvalueparadox)第7頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五

各種已測(cè)序生物的基因組，其注釋的蛋白質(zhì)編碼基因數(shù)目:

人——3300Mb，約25000個(gè)基因；線蟲(chóng)（C.elegans）——97Mb，19000個(gè)基因；

果蠅（D.melanogaster）——120Mb，13600個(gè)基因；

啤酒酵母(S.cerevisiae)——12Mb，約6000個(gè)基因；

水稻（O.sativa）——389Mb，37544個(gè)基因

6.1.2

N值悖理(Nvalueparadox)第8頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五

果蠅基因組＞線蟲(chóng)基因組，進(jìn)化地位比線蟲(chóng)高，而編碼基因反而比線蟲(chóng)少；人的基因組應(yīng)該是最復(fù)雜的，人的進(jìn)化地位最高，但編碼的基因還沒(méi)有水稻基因組的多。顯然，要理解每一個(gè)物種發(fā)育、代謝、生長(zhǎng)、繁殖、行為等等的本質(zhì)，僅用基因組的序列測(cè)定的結(jié)果是不能直接地回答這些問(wèn)題的。在對(duì)基因組進(jìn)行注釋后，人們?cè)噲D用基因組的結(jié)構(gòu)和基因數(shù)目的多少來(lái)説明基因的功能以及各物種間的關(guān)系也不是一個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題。生物的基因數(shù)目與生物進(jìn)化樹(shù)的位置不存在正相關(guān)的現(xiàn)象N值悖理。N值悖理第9頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五

真核生物基因組DNAC值和N值悖理現(xiàn)象都反映了DNA序列的復(fù)雜度問(wèn)題，為此可通過(guò)復(fù)性動(dòng)力學(xué)來(lái)檢測(cè)基因組DNA序列的復(fù)雜性。也就是通過(guò)DNA的變性（denaturation）和復(fù)性（renaturation）反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)過(guò)程來(lái)分析DNA序列的性質(zhì)。

6.1.3

真核生物基因組DNA序列的復(fù)雜性第10頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五

同一類生物中基因組大小相差懸殊，其主要差別在于“多余”(excess)DNA的量的差別?！岸嘤唷盌NA量多，則基因組大；反之，則小。所謂“多余”DNA主要是重復(fù)序列，即這種DNA序列在基因組中可以有不止一個(gè)拷貝。

不同序列的總長(zhǎng)度稱為序列復(fù)雜性或：DNA分子中不重復(fù)堿基的總量（用bp來(lái)表示）或：最長(zhǎng)的沒(méi)有重復(fù)序列的核苷酸對(duì)的數(shù)值例如：（TATA）40

其總長(zhǎng)為160bp，但不重復(fù)的堿基只有2個(gè)：AT

所以序列復(fù)雜性x=2(bp)

而（TAGC）40其總長(zhǎng)也為160bp，但序列復(fù)雜性x=4(bp)

若一個(gè)DNA分子長(zhǎng)度為106bp，完全不含重復(fù)順序，則x=106(bp)序列復(fù)雜性

(sequencecomplexity)第11頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五基因組內(nèi)單一序列和重復(fù)序列的組成情況，可通過(guò)DNA復(fù)性動(dòng)力學(xué)研究來(lái)確定。

DNA復(fù)性:當(dāng)變性DNA的兩條互補(bǔ)鏈在除去變性因素后，可以重新或部分恢復(fù)成雙螺旋結(jié)構(gòu)。

復(fù)性的必要條件：足夠的鹽濃度;

溫度適中（低于Tm20-25℃）

復(fù)性過(guò)程緩慢：成核作用→拉鏈作用當(dāng)兩條單鏈DNA接觸時(shí)，如果某個(gè)區(qū)段可以互補(bǔ)配對(duì)，就先形成一個(gè)雙鏈核心區(qū)，然后擴(kuò)展其互補(bǔ)配對(duì)區(qū)段而復(fù)性形成雙鏈。DNA復(fù)性動(dòng)力學(xué)第12頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五DNA復(fù)性是一個(gè)雙分子二級(jí)反應(yīng)，復(fù)性的速率取決于互補(bǔ)

DNA序列間的隨機(jī)碰撞。

k1dsDNA2ssDNAk2

單鏈消失速度的微分方程為：

或

C：?jiǎn)捂淒NA的濃度（核苷酸mol/L），

t：時(shí)間（s），

k：重組速率常數(shù)，即二級(jí)反應(yīng)常數(shù)。第13頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五

當(dāng)t＝0時(shí)，C＝C0，將上式積分：

當(dāng)t＝0時(shí)，C＝C0時(shí)，表明所有DNA都是單鏈，C0為

DNA總濃度。單鏈DNA所占比例C/C0是起始濃度和經(jīng)過(guò)時(shí)間的乘積C0t的函數(shù)，該函數(shù)繪成圖稱為C0t曲線第14頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五

當(dāng)50％的單鏈復(fù)性時(shí)，即t＝t?,C/C0

＝1/2時(shí),C0

t?

＝1/kC0

t?橫坐標(biāo)

C0

t縱坐標(biāo)1-C/C0第15頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五當(dāng)條件一定時(shí)：C0t?的大小與DNA的分子量及復(fù)雜性有關(guān)不同生物基因組的C0t?不同，C0

t?的位置除了決定于基因組的大小外，還取決于每個(gè)基因的核苷酸序列的重復(fù)次數(shù)，重復(fù)次數(shù)越少，復(fù)性越慢，C0

t?的位置越后。

C0t?越大，表示復(fù)性速度越慢，DNA的分子量越大

DNA總量一定時(shí)，基因組越復(fù)雜，任何特定順序的拷貝數(shù)就越少。第16頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五

在沒(méi)有重復(fù)序列時(shí)

C0t?與基因組的大小成正比

在有重復(fù)順序的復(fù)性中,在同一個(gè)復(fù)性曲線上的各動(dòng)力學(xué)組分的C0t1/2并不因基因組的大小而增減,而是與DNA序列的重復(fù)頻率成反比：

C0t?（1）：C0t?（2）＝f(2):f(1)式中（1）和（2）代表兩個(gè)不同的動(dòng)力學(xué)組分，f代表其重復(fù)頻率（拷貝數(shù)）通常用大腸桿菌DNA作為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定未知DNA的復(fù)雜度：Ecoli

的C0t1/2＝4.0，其基因組復(fù)雜度X=4.2×106第17頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五

真核生物基因組的復(fù)性曲線往往出現(xiàn)2個(gè)或3個(gè)明顯不同的位置，說(shuō)明這類基因組中包含著重復(fù)次數(shù)顯然不同的幾個(gè)組分高度重復(fù)序列占25%中度重復(fù)序列占30%非重復(fù)序列占45%第18頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五基因組DNA分子可以根據(jù)其結(jié)構(gòu)和功能從不同角度分成不同的類別。（1）基因序列和非基因序列

基因序列指基因組里決定蛋白質(zhì)(或RNA產(chǎn)物)的DNA序列，一端為ATG起始密碼子，另一端則是終止密碼子。在分析基因組序列時(shí)，當(dāng)一個(gè)DNA序列以ATG起始密碼子開(kāi)始，隨后是一個(gè)個(gè)密碼子，但還未發(fā)現(xiàn)與這個(gè)序列對(duì)應(yīng)的蛋白質(zhì)產(chǎn)物，此時(shí)，這種DNA序列稱為可讀框(openreadingframe，ORF)。一般說(shuō)，一個(gè)ORF相當(dāng)于一個(gè)基因，只是其產(chǎn)物還有待發(fā)現(xiàn)和證實(shí)。

非基因序列則是基因組中除基因以外的所有DNA序列，主要是兩個(gè)基因之間的間插序列(interveningsequence)。第19頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五(2)編碼序列(Codingsequence)和非編碼序列(Non-codingsequence)

編碼序列指編碼RNA和蛋白質(zhì)的DNA序列。由于基因是由內(nèi)含子和外顯子組成，內(nèi)含子是基因內(nèi)的非蛋白質(zhì)編碼序列。所以基因的內(nèi)含子序列以及居間序列的總和統(tǒng)稱為非蛋白質(zhì)編碼序列。(3)單一(unique)序列和重復(fù)(repetitive)序列單一序列是基因組里只出現(xiàn)一次的DNA序列?；蛐蛄卸喟胧菃我恍蛄校膊蝗菃我恍蛄?，因?yàn)橛行┗蛟诨蚪M內(nèi)的拷貝數(shù)不止一個(gè)。同時(shí)，非基因序列中也有單一序列。比如用作遺傳標(biāo)記或作圖界標(biāo)的短串聯(lián)重復(fù)序列(shorttandemrepeat，STR)的側(cè)翼序列和序列標(biāo)定位點(diǎn)(sequencetaggedsite，STS)等。重復(fù)序列:是指在基因組中重復(fù)出現(xiàn)的DNA序列第20頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五①輕度重復(fù)序列一般指一個(gè)基因組內(nèi)有2—10份拷貝，但有時(shí)2—3份拷貝的DNA序列也被視作非重復(fù)序列。組蛋白基因和酵母tRNA基因?qū)儆谳p度重復(fù)序列。②中度重復(fù)序列一般指10份到幾百份拷貝的DNA序列，通常是非編碼序列。這類重復(fù)單位平均長(zhǎng)度約300bp，往往構(gòu)成序列家族，同單一序列相隔排列，分散在基因組中?？赡茉诨蚧钚缘恼{(diào)控中起作用。第21頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五③高度重復(fù)序列一個(gè)基因組中有幾百份甚至幾百萬(wàn)份拷貝的高度重復(fù)序列，重復(fù)單位平均長(zhǎng)度約6－200bp

。既有重復(fù)幾百份拷貝的基因，如rRNA基因和某些tRNA基因，更多的則是很短的非編碼序列的重復(fù)。這些序列往往是許多份拷貝呈頭尾銜接的串聯(lián)形式，也就是串聯(lián)重復(fù)序列(tandemrepeat)。不同生物基因組中重復(fù)序列所占比例有很大差別：原核生物基因組中基本上不含有重復(fù)序列；低等真核生物，重復(fù)序列＜20％，且多半是中度重復(fù)序列；動(dòng)物細(xì)胞，中度和高度重復(fù)序列約占50％；一些顯花植物和兩棲類，中度和高度重復(fù)序列幾乎可以高達(dá)80％。第22頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五高度重復(fù)序列：重復(fù)單位平均長(zhǎng)度約6－200bp，重復(fù)次數(shù)106以上中度重復(fù)序列：重復(fù)單位平均長(zhǎng)度約300bp，重復(fù)次數(shù)10－幾百非重復(fù)序列，單拷貝序列：在基因組中1－3拷貝。第23頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五6.2真菌類的四分子分析與作圖6.2.1順序四分子的遺傳分析6.2.2非順序四分子的遺傳分析第24頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五粗糙脈孢菌（Neurosporacrassa）低等真核生物，屬于子囊菌可在一個(gè)共有的子囊（ascus）中產(chǎn)生子囊孢子(ascospore)

同時(shí)具有無(wú)性生殖和有性生殖過(guò)程子囊孢子在子囊中的線性排列順序與處在減數(shù)分裂中期赤道板上的染色單體的排列順序完全一致6.2.1順序四分子的遺傳分析第25頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五粗糙脈孢菌的生活周期及子囊孢子子囊孢子粗糙脈孢菌（Neurosporacrassa）單倍體子囊孢子A交配型單倍體子囊孢子a交配型細(xì)胞融合第26頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五順序四分子(orderedtetrad)

粗糙脈孢菌減數(shù)分裂的4個(gè)產(chǎn)物保留在一起，稱為四分子(tetrad),子囊的外形是如此的狹窄，以致分裂的紡錘體不能重疊，只能縱立于它的長(zhǎng)軸之中，故所有分裂后的核——8個(gè)子囊孢子都從上到下順序排列成行?？赏浦?，第一對(duì)子囊孢子來(lái)自一條染色單體，第二對(duì)子囊孢子則是來(lái)自這條染色單體的姊妹染色單體；第三和第四對(duì)子囊孢子是來(lái)自前一條染色體的同源染色體的姊妹染色單體。所以，脈孢菌減數(shù)分裂所產(chǎn)生的四分子屬于順序四分子第27頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五A.著絲粒作圖(centromeremapping)——單基因定位定義：利用四分子分析法，測(cè)定基因與著絲粒間的距離。原理：在一對(duì)非姊妹染色單體間，著絲粒和某雜合基因座間無(wú)交換：四分子等位基因排列為MI模式;若發(fā)生交換：其四分子的排列方式為MII模式。第28頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五發(fā)生交換－MII模式減數(shù)分裂IIA和a才分開(kāi)無(wú)交換－MI

模式減數(shù)分裂IA和a就分開(kāi)第29頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五例如：賴氨酸合成基因lys的著絲粒定位lys＋×lys－雜交子代產(chǎn)生6種子囊類型，每種類型均統(tǒng)計(jì)其4個(gè)孢子對(duì)的基因型lys＋：野生型，成熟孢子呈黑色；lys－：缺陷型，子囊孢子呈灰色。第30頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五賴氨酸合成基因lys的著絲粒定位所以，lys

基因與著絲粒間的圖距是7.3cM發(fā)生交換的子囊只有半數(shù)孢子是重組型第31頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五B.兩個(gè)連鎖基因的作圖利用四分子分析法也可對(duì)兩個(gè)基因進(jìn)行連鎖分析和作圖。例如：兩個(gè)菌株雜交n＋×＋a

煙酸依賴型nic（n）：培養(yǎng)基添加煙酸才能生長(zhǎng)；腺嘌呤依賴型ade（a）：培養(yǎng)基添加腺嘌呤才能生長(zhǎng)第32頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五第33頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五1對(duì)基因雜交，有6種不同的子囊型，2對(duì)基因的雙雜合子則可形成6×6＝36種子囊型。但如果忽視半個(gè)子囊內(nèi)的基因型排列次序，則可將36種子囊型歸納為7種（圖6－8）。不考慮孢子排列，只考慮性狀組合時(shí)，子囊可分為3種類型：

親二型parentalditype,PD：只有2種親本類型的四分子，如①⑤

非親二型non-parentalditype,NPD：只有2種非親本型的四分子。如②⑥

四型tetratype,T：有4種基因類型，其中2種為親型，2種為重組型。如③④⑦第34頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五親二型非親二型非親二型親二型四型四型四型第35頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五

作圖步驟1:

先判斷n和a基因是否連鎖如果PD:NPD=1:1，則是自由組合；如果PD﹥NPD，則連鎖;如果NPD型子囊極少,則緊密連鎖；這里PD=808＋90＝898，NPD=1+1=2

PD>>

NPD，因此兩基因緊密連鎖第36頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五

作圖步驟2:

分別計(jì)算著絲粒與基因n和a間的重組率RF可能的2種排列方式：5.05%，5.05cM9.30%，9.30cM第37頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五

作圖步驟3:

連鎖基因n和a的同異臂分析（利用MII型的PD和NPD）如果在異臂，則PD和NPD都是由雙交換形成，且機(jī)會(huì)應(yīng)相等，PD=NPD

如果是同臂，則PD是單交換的產(chǎn)物，NPD則是四線三交換的產(chǎn)物,PD>>

NPD由于表6－4顯示同處MIIMII的PD子囊數(shù)為90，NPD子囊數(shù)則為1，PD>>

NPD，所以這兩個(gè)基因同臂。第38頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五

作圖步驟4:

計(jì)算基因n和a之間的RF，作圖圖6－8中，能夠?qū)е耼和a之間形成重組型的只有類型②③④⑥⑦類型⑤

是著絲粒與n之間發(fā)生交換，沒(méi)有重組孢子形成。為什么前面計(jì)算得到的著絲粒與a之間的RF=9.3cM<10.25?5.20%，5.20cM③④⑦②⑥第39頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五

作圖步驟5:

為什么著絲粒與遠(yuǎn)端基因a的距離會(huì)被低估？——校正圖距由上表可知低估的重組值為將其加到9.3％就完全符合基因的直線排列了，即9.3＋0.95＝5.05＋5.20第40頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五6.2.2非順序四分子的遺傳分析釀酒酵母構(gòu)巢曲霉衣藻子囊孢子的排列雜亂無(wú)序→非順序四分子當(dāng)AB×ab時(shí)，無(wú)論有無(wú)連鎖，可產(chǎn)生哪些種類的無(wú)序四分子？第41頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五各種無(wú)序四分子類型的形成——無(wú)交換和單交換時(shí)a.無(wú)交換b.單交換第42頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五各種無(wú)序四分子類型的形成——雙交換時(shí)第43頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五當(dāng)AB×ab時(shí)，無(wú)論有無(wú)連鎖，只能產(chǎn)生3種可能的無(wú)序四分子第44頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五觀察這3種子囊類型（即四分子類型），可以發(fā)現(xiàn)只有NPD和T有重組型，故這兩種四分子類型是決定重組率的關(guān)鍵。由于T只有1/2重組型，所以當(dāng)我們已知NPD及T的百分?jǐn)?shù)后，可用下列公式求重組率：

若求出RF＝0.5，可以斷定A、B基因無(wú)連鎖。因?yàn)锳與B位于不同染色體上，一對(duì)染色體與另一對(duì)染色體分別向兩極移動(dòng)是隨機(jī)的，所以

PD＝NPD，各占50%，T的頻率則取決于基因與著絲粒之間距離而定。

如果RF＜0.5，則兩基因座連鎖。在減數(shù)分裂過(guò)程中,A、B基因間可以發(fā)生非交換(nocrossover，NCO)、單交換(singlecrossover，SCO)或

雙交換(doublecrossover，DCO)第45頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五NPD是四線雙交換產(chǎn)物。雙交換在4條染色單體間隨機(jī)發(fā)生，那么，可以推出4個(gè)DCO的頻率是相同的。這就意味著NPD類型包括了1／4的DCO，則可以表示為：

DCO＝4NPDT型四分子既可來(lái)自單交換(SCO),也可來(lái)自雙交換（DCO）。即T＝TSCO＋TDCOT型中來(lái)自DCO減數(shù)分裂的部分是2NPD，即TDCO=0.5DCO=2NPD而SCO只產(chǎn)生四型，即SCO＝TSCO，故SCO的大小可以用下式表示：SCO＝T－TDCO＝T－2NPD那么，NCO的大小可依公式下列求得：

NCO＝1－（SCO＋DCO）NCO、SCO、DCO的推算第46頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五計(jì)算m值（這一區(qū)域平均每次減數(shù)分裂發(fā)生的交換數(shù)）和圖距m＝SCO＋2DCO

＝（

T－2NPD）＋2（4NPD）

＝T＋6NPD圖距＝1/2m＝100×1/2

(T＋6NPD)＝50(T＋6NPD)cM（因?yàn)槊總€(gè)交換只產(chǎn)生50%的重組）第47頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五例：若在AB×ab中，PD=0.56,NPD=0.03,T=0.41則由上述公式得到的圖距＝50（0.41＋6×0.03）＝29.5cMRF=1/2T＋NPD=0.5×0.41+0.03=23.5%RF≠作圖函數(shù)校正的圖距，那是因?yàn)镽F無(wú)法校正雙交換的影響所致。第48頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五6.3真核生物重組的分子機(jī)制一、同源重組概念：

同源重組（Homologousrecombination）：DNA同源序列發(fā)生的重組，或稱普遍性重組（generalizedrecombination）第49頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五1.BreakageandreunionofλDNAmolecules

λ噬菌體DNA的斷裂和重接

第50頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五第51頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五二、同源重組的分子模型1、Holliday模型

HollidayR.于1964年提出，適用于原核類和真核類，既說(shuō)明了同源重組的過(guò)程，又解釋了基因轉(zhuǎn)變現(xiàn)象。第52頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五Thestructureofhomologouschromosomes第53頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五Chromatidsinmeioticprophase第54頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五HeteroduplexDNAHollidaystructureHollidaymodel第55頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五chi-form第56頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五同源重組的Holliday模型重組連接點(diǎn)結(jié)合分子異源雙鏈DNA補(bǔ)丁重組體第57頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五Evidencesupportingthismodel

theelectronmicroscopicvisualizationofchi-form

thediscoveryofRecAproteininE.coli

第58頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五2、雙鏈斷裂起始重組模型(1983)Recombinationstartswithdouble-strandbreaksinoneofthetwoalignedDNAmoleculesGeneticcrossesinyeastsupportthismodel第59頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五第60頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五3.Meselson-Raddingmodel

(single-strandbreakandrepairmodel)Seemovie1

2第61頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五5.Recombinationisdirectedbyspecificenzymes

InE.coli

RecA

mediatedtheexchangeofstrands

RecBCD

involvedinthenickingandunwindingofDNA

RuvC

cleaveHollidayjunction

RuvAB

promotebranchmigration

……

第62頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五第63頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五6.4基因轉(zhuǎn)變及其分子機(jī)制6.4.1異常分離與基因轉(zhuǎn)變6.4.2基因轉(zhuǎn)變的類型6.4.3基因轉(zhuǎn)變的分子機(jī)制第64頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五在四分子分析中已知一對(duì)等位基因雜交子代的子囊可形成6種正常分離類型：

AAAAaaaa或

aaaaAAAA

AAaaAAaa或

aaAAaaAA

AAaaaaAA或

aaAAAAaa這只是四分子中是否發(fā)生重組和紡錘體隨機(jī)取向而形成，兩種孢子的比例相等，即等位基因A:a＝4:4。后來(lái)發(fā)現(xiàn)有些孢子等位基因分離比例異常，如出現(xiàn)3:5和6:2以及異常的4:4分離6.4.1

異常分離與基因轉(zhuǎn)變第65頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五異常分離（abnormalsegregation）現(xiàn)象粗糙脈孢菌維生素B6合成有關(guān)的2個(gè)突變型雜交＋pdxp×pdx＋，取得子一代子囊后，對(duì)585個(gè)子囊中的孢子依次解剖，進(jìn)行培養(yǎng)和鑒定。發(fā)現(xiàn)其中4個(gè)子囊中有野生型的孢子對(duì)出現(xiàn)，可是跟預(yù)期的相反，如果這兩個(gè)基因間發(fā)生了重組，重組后應(yīng)該同時(shí)出現(xiàn)的雙突變型（pdxpdxp）孢子對(duì)卻沒(méi)有發(fā)現(xiàn)：一個(gè)基因座上的基因發(fā)生異常的3：1分離，但鄰近的基因卻是正常的2：2分離3：12：22：23：12：23：12：23：1第66頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五基因轉(zhuǎn)變（geneconversion）由于重組，出現(xiàn)了完全野生型的孢子對(duì)（＋，＋），但沒(méi)有重組的對(duì)應(yīng)產(chǎn)物———雙突變型的孢子對(duì)（pdxpdxp）。盡管pdxp出現(xiàn)異常的3：1分離，但緊密連鎖的pdx基因卻顯示出正常2：2分離。這些反常的情況，好像是——

一個(gè)基因轉(zhuǎn)變?yōu)樗牡任换?，這種現(xiàn)象稱為基因轉(zhuǎn)變?；蜣D(zhuǎn)變往往伴有轉(zhuǎn)變區(qū)外基因的重組，但區(qū)外基因的重組是正常的交互方式，所以雖然pdxp基因座出現(xiàn)了異常的3：1（或6：2）分離，而鄰接的基因pdx仍顯示正常的2：2（或4：4）分離。異常分離現(xiàn)象的原因？頻率遠(yuǎn)高于這些基因的正常突變率，因而不應(yīng)是突變導(dǎo)致。分析的方法靈敏，若有雙突變，能夠檢出。第67頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五粗糙脈孢菌的基因轉(zhuǎn)變兩個(gè)基因座之間發(fā)生交換pdxp轉(zhuǎn)換為其野生型基因兩個(gè)突變型雜交第68頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五6.4.2基因轉(zhuǎn)變的類型a.染色單體轉(zhuǎn)變減數(shù)分裂時(shí)發(fā)生分離分離比6：2或2：6b、c.半染色單體轉(zhuǎn)變減數(shù)分裂后的有絲分裂中發(fā)生分離分離比5：3或3：5及異常4：4或3：1：1：3減數(shù)后分離第69頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五6.4.3基因轉(zhuǎn)變的分子機(jī)制——切除修復(fù)2個(gè)單體均未校正1個(gè)單體校正為一種親型2個(gè)單體均校正為一種親型2個(gè)單體分別校正成2種親型細(xì)胞內(nèi)的修復(fù)系統(tǒng)可識(shí)別并切除修復(fù)錯(cuò)配堿基，但修復(fù)程度不同可導(dǎo)致不同分離比減數(shù)分裂前期親本染色體配對(duì)，鏈的交換產(chǎn)生兩個(gè)錯(cuò)配部分G/C為野生型＋A/T為突變型ggeneconversion第70頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五6.5體細(xì)胞交換與基因定位（自學(xué)）

單倍體化與體細(xì)胞交換有絲分裂交換與基因定位第71頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五6.6體細(xì)胞融合與基因定位（自學(xué)）

細(xì)胞融合與基因定位同線分析第72頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五6.7真核生物的基因刪除、擴(kuò)增及重排6.7.1基因刪除6.7.2基因擴(kuò)增6.7.3基因重排第73頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五基因刪除：某些原生動(dòng)物（如線蟲(chóng)）、昆蟲(chóng)、甲殼綱動(dòng)物等在個(gè)體發(fā)育中，許多體細(xì)胞常常丟掉整條或部分的染色體，只有將要分化形成生殖細(xì)胞的那些細(xì)胞一直保留全部染色體。通過(guò)丟失染色體，丟失某些基因而刪除這些基因的活性的現(xiàn)象稱為基因刪除。例：馬蛔蟲(chóng)（Ascarismegalocephalus）受精卵細(xì)胞內(nèi)只有一對(duì)染色體（2n＝2），這對(duì)染色體上具有若干個(gè)著絲粒，在受精卵發(fā)育為成體的早期階段，只有其中一個(gè)著絲粒行使功能，保證了有絲分裂的正常進(jìn)行。當(dāng)個(gè)體發(fā)育到一定階段后，在將要分化形成體細(xì)胞的那些細(xì)胞中，這對(duì)染色體破碎，形成許多小的染色體，而其中一些小染色體并不含著絲粒，因而在以后的細(xì)胞分裂過(guò)程中丟失，但是在那些將要分化形成生殖細(xì)胞的細(xì)胞中則不存在染色體破碎現(xiàn)象。6.7.1基因刪除（genedeletion）第74頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五染色體消減（chromosomalelimination）——基因刪除的一種小麥癭蚊（Mayetioledestructor）的個(gè)體發(fā)育過(guò)程中，由于癭蚊卵的后端含有一種特殊細(xì)胞質(zhì)，稱為極細(xì)胞質(zhì)。在極細(xì)胞質(zhì)中的核保留了全部40條染色體，但位于其他細(xì)胞質(zhì)區(qū)域的核丟失了32條染色體，只保留8條，這種現(xiàn)象稱為染色體消減。有40條染色體的細(xì)胞分化為生殖細(xì)胞，而只有8條染色體的細(xì)胞繼續(xù)增殖為體細(xì)胞。第75頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五基因擴(kuò)增：是指基因組內(nèi)某些基因的拷貝數(shù)專一地大量增加的現(xiàn)象。它是細(xì)胞在短期內(nèi)為滿足發(fā)育或生理適應(yīng)的需要而產(chǎn)生足夠多的基因產(chǎn)物的一種調(diào)控手段，其實(shí)質(zhì)是通過(guò)差別的基因復(fù)制（differentialgenereplication）而完成的。例：爪蟾（Xenopus）的卵母細(xì)胞便是通過(guò)rDNA的擴(kuò)增而大量合成rRNA。爪蟾的rDNA單位，每一單位中包含18SrRNA基因、5.8SrRNA基因和28SrRNA基因，它們成簇存在，重復(fù)串聯(lián)在一起形成核仁組織區(qū)（nucleolarorganizer）6.7.2基因擴(kuò)增（geneamplification）第76頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五基因擴(kuò)增：爪蟾的體細(xì)胞具有500個(gè)rRNA基因，而卵母細(xì)胞中rRNA基因擴(kuò)增后拷貝數(shù)達(dá)2×106個(gè)è該基因擴(kuò)增用以合成大量的rRNA，組裝1012個(gè)核糖體，滿足卵細(xì)胞大量合成蛋白質(zhì)?；驍U(kuò)增也發(fā)生在異常細(xì)胞中，如人類的癌細(xì)胞中，由于癌基因的大量擴(kuò)增，高效表達(dá)è導(dǎo)致細(xì)胞生長(zhǎng)失控，誘發(fā)癌癥。第77頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五高等真核生物中有4種rRNA，18S、5.8S、28S和5SrRNA

其中18S、5.8S和28SrRNA為主體rRNA，它們的基因組成重復(fù)單位；

5SrRNA基因與主體rRNA基因分隔開(kāi)，獨(dú)立成為串聯(lián)重復(fù)單位，每個(gè)重復(fù)單位由5SrRNA基因和轉(zhuǎn)錄區(qū)之前的非轉(zhuǎn)錄區(qū)組成。5SrRNA基因沒(méi)有基因擴(kuò)增現(xiàn)象。圖：18S、5.8S和28S主體rRNA重復(fù)單位第78頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五

主體rRNA基因在卵母細(xì)胞中擴(kuò)增后，以獨(dú)立的染色體外分子形式出現(xiàn)，形成一個(gè)個(gè)環(huán)狀rDNA小分子，每個(gè)環(huán)狀

rDNA分子可能來(lái)自基因組上的一個(gè)rDNA拷貝并含間隔區(qū)在內(nèi)。

rDNA擴(kuò)增就以此環(huán)狀rDNA重復(fù)單位作為模板，以滾環(huán)方式進(jìn)行復(fù)制。擴(kuò)增后的rDNA雖然不在染色體上，但仍包含在核仁中，每一個(gè)核仁中包含一個(gè)復(fù)制單位，因此卵細(xì)胞核中的核仁數(shù)往往增加到幾百個(gè)。當(dāng)卵細(xì)胞成熟后，rDNA便失去了繼續(xù)存在的意義。當(dāng)受精卵分裂至數(shù)百個(gè)細(xì)胞后，這類染色體外的rDNA分子便降解消失了。主體rRNA基因擴(kuò)增方式第79頁(yè)，共89頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)19分，星期五6.7.3基因重排（generearrangement）基因重排是指DNA分子核苷酸序列的重新排列，序列的重排不僅可形成新的基因，還可調(diào)節(jié)基因的表達(dá)。例1：