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核外遗传

核外遗传. 要点. 1 、通过各类生物核外遗传现象的分析，掌握的核外遗传概念、性质与特点； 2 、了解叶绿体，线粒体遗传的分子基础； 3 、通过草履虫放毒型的遗传，作物的雄性不育的遗传的学习，理解细胞质、细胞核基因在遗传中的作用； 4 、通过短暂的与持久的母性影响的学习，理解母性影响与细胞遗传的区别。. 第一节 细胞质遗传的实例和特点. 从整个生物界来讲，位于核或类核体以外的遗传物质所表现的遗传现象，叫做 细胞质遗传 ，又称 核外遗传 ， 非染色体遗传 。. 一、叶绿体遗传 二、线粒体遗传. 一、叶绿体遗传. 1. 紫茉莉的遗传.

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核外遗传

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  1. 核外遗传

  2. 要点 1、通过各类生物核外遗传现象的分析，掌握的核外遗传概念、性质与特点； 2、了解叶绿体，线粒体遗传的分子基础； 3、通过草履虫放毒型的遗传，作物的雄性不育的遗传的学习，理解细胞质、细胞核基因在遗传中的作用； 4、通过短暂的与持久的母性影响的学习，理解母性影响与细胞遗传的区别。

  3. 第一节 细胞质遗传的实例和特点 从整个生物界来讲，位于核或类核体以外的遗传物质所表现的遗传现象，叫做细胞质遗传，又称核外遗传，非染色体遗传。 一、叶绿体遗传 二、线粒体遗传

  4. 一、叶绿体遗传 1.紫茉莉的遗传

  5. 1909年，德国植物学家C.Correns首先报道非孟德尔 遗传

  6. 绿白斑植株不同枝条间的杂交试验

  7. 实验结论?

  8. 原因：精卵结合中形成的合子父母双亲所提供的遗传物质不均等造成的，所以正反交结果不同。原因：精卵结合中形成的合子父母双亲所提供的遗传物质不均等造成的，所以正反交结果不同。

  9. 只受母本遗传物质控制，子代只表现母本性状的现象叫母系遗传（matrilinear inheritance），又称偏母遗传。

  10. 花斑现象

  11. 2. 衣藻的遗传

  12. 1954年Rrth Sager等研究了单细胞藻类－衣藻（chlamydomonas reinhardi） • 红霉素抗性（eryr）（erythromycin resistance） • 链霉素的抗性（smr）。 • 野生型是链霉素-敏感型（sms）。 • Mt ( mating type)

  13. 二、线粒体遗传 1．粗糙链孢霉缓慢生长突变型(poky)的遗传 ？ 异核体 分生孢子

  14. 2．酵母菌小菌落的遗传（子囊菌纲） • 1949，法国Boris Ephrnssi • 在正常的细胞群体中有1%～2%的细胞会自发变成小菌落。在插入剂（如：溴化乙锭，EB）存在时100%的细胞都变成小菌落。 • 分类 (1) 核基因突变型－分离型 (2) 中性型－mtDNA丢失 (3) 抑制型－mtDNA突变

  15. 三、细胞质遗传的主要特点 ①.正交和反交的遗传表现 不同。 核遗传：表现相同，其遗传 　　　　物质由雌核和雄核 　　　　共同提供； 质遗传：表现不同，某一些 　　　　性状表现于母本时 　　　　才能遗传给子代， 　　　　故又称母性遗传。

  16. ②.连续回交，母本核基因可被全部 置换掉，但由母本细胞质基因所 控制的性状仍不会消失； ③.由细胞质中的附加体或共生体 决定的性状，其表现往往类似 病毒的转导或感染，即可传递 给其它细胞。 ④.基因定位困难： 遗传方式是非孟德尔遗传， 杂交后代不表现有比例的分离。 带有胞质基因的细胞器在 细胞分裂时分配是不均匀的。

  17. 四、母性遗传 真核生物有性过程： 卵细胞：有细胞核、大量的细胞质和细胞器。 ∴能为子代提供核基因和全部或绝大部分胞质基因。 精细胞：只有细胞核，细胞质或细胞器极少或没有。 ∴只能提供其核基因，不能或极少提供胞质基因。 ∴一切受细胞质基因所决定的性状，其遗传信息一般只能 通过卵细胞传给子代，而不能通过精细胞遗传给子代。 卵细胞 精细胞

  18. 第二节 母性影响 子代表型受到母本基因型的影响，而和母本的表型一样，这种现象叫做母性影响。 ∴母性影响不属于胞质遗传的范畴。 • 分类： • 短暂的母性影响 • 持久的母性影响

  19. 一、短暂的母性影响 1. 麦粉蛾肤色的遗传

  20. 测交试验

  21. 解释： 精子是不带细胞质的，而卵里含有大量的细胞质，当Aa母蛾形成卵子时，不论A或a卵，细胞质中都容纳了足量的犬尿素，所以它们的后代中，aa幼虫皮肤也是有色的，不过这种母性影响是暂时的，因为缺乏A基因，不能制造色素，到成虫时复眼已成为红色了。

  22. 二、 持久的母性影响 • 在锥实螺（Limnaea peregra）的遗传研究。 • 椎实螺是一种雌雄同体的软体动物。单个饲养，进行自体受精；群养时，通过异体受精进行繁殖。 • 椎实螺外壳的旋转方向有左旋和右旋之分，它们是一对相对性状，右旋（dextrol，D）对左旋（d）是显性。

  23. 正交　反交 ♀（右旋）SS×♂ss（左旋）♀（左旋）ss×♂SS（右旋） ↓异体受精↓异体受精 F1全部为右旋（Ss）　　　　　　　全为左旋（Ss） ↓自体受精　↓自体受精 F21SS∶2Ss∶1ss（均右旋）1SS∶2Ss∶1ss（均右旋） ↓↓↓　　　　　　　　↓↓↓ F3 右旋右旋左旋右旋右旋左旋 (SS)(分离)(ss)(SS)(分离)(ss) 3 ∶ 13 ∶ 1 ∴如果试验只进行到F1，很可能被误认为细胞质遗传。 ∵F1的旋转方向同母本一致。

  24. 原因：椎实螺外壳旋转方向是由受精卵分裂时纺锤体分裂原因：椎实螺外壳旋转方向是由受精卵分裂时纺锤体分裂 　　　　　方向决定的，并由受精前的母体基因型决定。 右旋──受精卵纺锤体向中线右侧分裂； 左旋──受精卵纺锤体向中线左侧分裂。 ∴母体基因型　　　受精卵纺锤体分裂方向　　　椎实螺外壳旋转方向。

  25. 前定作用或延迟遗传： 由受精前母体卵细胞基因型决定子代性状表现的母性影响。

  26. 三、母系遗传和母性影响的异同

  27. 第三节 细胞质遗传的分子基础 一、细胞质基因 核基因组或染色体基因组 染色体 基因( 核DNA) 线粒体基因组(mt DNA) 叶绿体基因组(ct DNA) 动粒基因组(kinto DNA) 中心粒基因组(centro DNA) 膜体系基因组(membrane DNA) 遗传 物质 各种细胞器基因组 细胞质基因组 细胞共生体基因组(symbiont DNA) 细菌质粒基因组(plasmid DNA) 非细胞器基因组

  28. 细胞质基因：存在于胞质结构中的遗传物质。 与核基因的异同点：

  29. （二）区别： 细胞质基因 核基因 1条环状DNA、正反交不一样 多条线状DNA、正反交一样 裸露、无5-mC DNP 、25% 5- mC DNA含量少 DNA含量多 GC少 GC多 除叶绿体基因外多不均等分配 均等分配 突变频率大 突变频率较小 基因通过雌配子传递 通过雌雄配子传递 载体分离无规律 有规律分离 细胞间分布不均匀 细胞间分布均匀 某些基因有感染性 无感染性

  30. 二、线粒体DNA (mitochondrion DNA, mtDNA) 1. 一般性质： • 结构：裸露的共价闭环双链分子； • 大小：各个物种有很大差异； • 数量：一个细胞内有多个线粒体，一个线粒体有多个mtDNA分子； • 无重复的核苷酸序列，有短的多聚核苷酸序列； • mtDNA的复制有θ型、D环、σ等形式的半保留复制形式； • mtDNA含编码与呼吸作用相关的酶和蛋白质基因。

  31. 2. mtDNA的复制 • 半保留复制； • 多种复制形式； • 与细胞分裂不同步，不均一，与核DNA合成彼此独立； • 仍受核基因的控制，DNA聚合酶是由核编码，在细胞质中合成。

  32. D环形式复制

  33. 3. mtDNA的转录与转译 • 半自主性； • 核糖体：不同生物从55S—80S大小不等，由两个亚基组成．每个亚基有一条rRNA分子； • rRNA：通常由mtDNA的重链编码。基因从5‘-小亚基-大亚基-3’方向先转录成一个共同的前体。但酵母15S和21SrRNA则是由线粒体DNA上距离较远的区段转录的； • tRNA：啤酒酵母中有24个，人类及爪蟾中有22个； • 线粒体的遗传密码与通用密码不同。

  34. Mitochondrial Genome

  35. 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分子用于线粒体的蛋白质合成 ; • 有4个密码子的含义不同于核基因组中的相同密码子。

  36. 三、质体DNA（chloroplast DNA，ct-DNA） 1. 发现： • 50年代，有呈孚尔根反应的颗粒存在; • Ris和Plant（1962）电镜观察衣藻、玉米，在电子密度较低的部分有20.5nm左右的细纤维存在，用DNA酶处理，这种纤维就消失; • 维尔斯脱斯泰因，同位素3H-T，电子显微自显影; • 岩村,石田 根据紫外线吸收。

  37. 2. 质体DNA的结构特点： • 裸露的环状双螺旋分子； • 不含5‘-甲基胞嘧啶（核内25%的胞嘧啶是甲基化的）； • 大多数存在两个反向重复排列顺序，单链复性时形成两个大小不等的单链环； • 藻类ct基因组2000Kb，15%跟核DNA可以形成杂种分子。陆生高等植物，150Kb； • 有内含子。

  38. 3. ctDNA的复制、转录和翻译 (1) 复制：自律复制，随机分配，复制速率与核DNA不同。 (2) 转录：可以转录mRNA、tRNA、rRNA，合成自己的核糖体。 a. 核糖体为70S = 50S+30S亚基。rRNA为 16S，23S，4.5S，5S。 b. tRNA，30多种tRNA，有些同功tRNA是由不同基因编码。 (3) 蛋白质的合成：具有一整套合成蛋白质的结构和场所。

  39. 图　衣藻（Chlamydomonas reinhardi）的叶绿体基因组 a.ct DNA物理图：由不同限制性内切酶（EcoRI、BamHI和Bgl II）处理所得的ct DNA 　物理图，用三个同心圆环表示。 b. ct DNA遗传学图：标记了一些抗生素抗性位点和标记基因：ap. DNA分子在叶绿体 　膜上的附着点；ac2、ac1. 醋酸缺陷型；sm2、sm3. 链霉素抗性；spc. 螺旋霉素抗性等。

  40. 地钱ctDNA的物理图谱

  41. 玉米叶绿体DNA 玉米和菠菜的叶绿体基因组图

  42. 第四节 细胞质基因和细胞核基因的关系 一、线粒体组成的双重遗传控制

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