动物遗传学整理

动物遗传学复习

第一章绪论

一．遗传(heredity, inheritance)生物在以有性或无性生殖方式进行种族繁衍的过程中，子代与亲代相似的现象

变异（variation）生物个体之间差异的现象。遗传学（genetics）认识和阐明遗传与变异这一自然规律的一门自然科学。

二．常用的重要遗传学研究材料

大肠杆菌（Escherichia coli）酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）果蝇（Drosophila）线虫（Caenorhabditis elegant）鸡（Gallus domesticus ）小鼠（Mus musculus）家猪（domesticated pig ）豌豆（Pisum sativum）

玉米（Zea mays）水稻（rice）拟南芥（Arabidopsis）人（Homo sapiens）

三、遗传学的发展历程

Hippocrates and Aristotle ----On the seed

Theory of pangenesis泛生论

The homunculus: A myth

1600-1850: The Dawn of Modern Biology

----The theory of epigenesis（渐成说）William Harvey(1578-1657)

Jean Baptiste de Lamark “用进废退”学说“获得性遗传”（受“泛生论”的影响）

August Weismann “种质学说”挑战“泛生论”、“用进废退”学说

Charles Darwin and Evolution：On the Origin of Species。Variations in Animals and Plants under Domestication

2．遗传学的诞生

孟德尔定律的重新发现（1900）1900年,荷兰阿姆斯特丹大学的德弗里斯(Hugode Vires) 教授，德国土宾根大学的柯伦斯（Carl Correns）教授和奥地利维也纳农业大学的丘歇马克（Erich von Tschermak Seysenegg）讲师分别从月见草、玉米和豌豆的杂交实验中重新发现了孟德尔的遗传规律, 宣告遗传学的诞生。

1909年W.Johannsen创造了gene一词，用来表示孟德尔遗传因子。1910年起将孟德尔遗传规律改称为孟德尔定律，公认孟德尔是遗传学的奠基人。

第二章遗传学基本定律

第一节分离定律

一对相对性状的杂交试验性状：生物体外观结构、形态及内在生理、生化特性的统称

每一种能被具体区分的性状统称为单位性状(unit character)，而同一种单位性状的不同表现就是相对性状（contrast character)。

1.F1仅表现出双亲中一个亲本(parents)的特点

显性性状(dominant character)：能在F1中表现出来的性状隐性性状(recessive character)：在F1代不表现，但经F1自交后能在F2表现出来的性状

2.在F2中既出现了显性性状，又出现了隐性性状，这一现象称为性状分离(segregation)。

3.在F2中显性性状的个体数和具有隐性性状的个体数之比，均接近于3：1。

孟德尔解释的要点

?1、相对性状都是由相对的遗传因子控制。

?2、遗传因子在体细胞中成对存在，分别来自于父本和母本。

?3、在每个生殖细胞中只有一个遗传因子

?4、杂种在形成配子时，成对的遗传因子彼此分离，分别进入生殖细胞

?5、由杂种产生的配子数目相等（1P:1p），雌雄配子随机结合（1PP：2Pp：1pp)。

?6、F1体细胞内的相对遗传因子各自保持独立。

相关概念：等位基因（allele）在体细胞内处于同源染色体相同位置上的一对基因。（如P是控制紫色花的基因，p是控制白花的基因）基因座(locus)由等位基因形成的基因型是生物体的遗传组成，是生物染色体中遗传信息的总和，基因处于染色体的固定位置，称为~ 表型(phenotype)基因和基因型所能表现出来的生物体的各类性状，包括外形特征和生化特性，称之为表现型，或表型。

分离定律的普遍性及其推广

1.完全显性：F1的表型与显性亲本的完全一致

果蝇的翅膀：野生为长翅，突变型为残翅鸡小腿：光腿基因F，毛腿基因f 番茄果实的颜色：红色R，黄色r

2.不完全显性：F1的表型不同于亲本，而是介于两个亲本之间。如：紫茉莉PP、粉红茉莉Pp、白茉莉pp

3.共显性：双亲性状同时在后代的同一个个体表现出来，即等位基因同时得到表现。如：人的MN血型遗传

4.复等位基因：在一个群体中，同源染色体上同一位点有三个或者三个以上的等位基因。如：人的A、B、O血型

显隐性形成的原因

显性基因一般都能形成正常蛋白，而隐性基因则不能

若某对等位基因决定酶蛋白合成，则表现完全显性（人类白化病）

若某对等位基因决定结构蛋白合成，则突变基因表现为显性（人类短指）

若某对等位基因决定形成酶的量，并恰好为所需量的1/2，则为不完全显性

若两个等位基因各自产生带有表型效应的蛋白质时，则表现为共显性

第二节独立分配定律

一、两对性状的遗传试验

二、独立分配定律的解释和验证

1、在形成配子的过程中，不同对的遗传因子在分离时各自独立，互不影响；不同对的成员组合在一起是完全自由的，随机的

2、不同类的精子和卵子在形成合子时也是自由组合的，而且组合也是随机的

三、独立分配定律的普遍性

灰身长翅的果蝇与黑檀体残翅的果蝇（F1全为灰身长翅果蝇）；褐眼无色斑小鼠与粉眼有色斑小鼠（F1全为褐眼无色斑小鼠）

自由组合定律的验证

采用测交验证子一代配子的分离比例为1：1：1：1

第三节基因互作

任何性状都会受许多对基因的影响，不同对基因间也不完全是独立的，有时它们会共同作用影响某一性状。这种现象称为基因的互作。

一、基因互作形成新性状

控制豌豆冠的显性基因P与控制玫瑰冠的显性基因R相互作用，其结果是出现了胡桃冠(P_R_)，两个隐性基因相互作用形成单冠。三、互补作用：两个非等位基因相互作用，彼此的隐性性状都被掩盖，表现出正常性状。人类的耳聋性状

三、上位作用：两对基因共同影响一对性状，其中一对基因能抑制另外一对基因的表现，这种作用称为上位作用（epistasis）。起抑制作用的称上位基因，被抑制的基因称为下位基因。

显性上位作用：具有B基因的萨卢基狗，其皮毛呈黑色，但具有bb基因型时，狗的皮毛呈褐色，含有I基因的均呈白色。解释：由于I基因抑制了B或b的作用，使狗体内不能形成色素而使狗的皮毛呈白色，只有那些带有ii基因的狗才能产生色素而呈黑色或褐色。隐性的上位作用：隐性上位基因c，当其纯合时，能起到抑制其他（毛色）基因表现的作用，这种作用即为隐性上位作用。

四、重迭作用

所谓重叠作用，指有两对基因的显性作用是相同的，个体内只要有任何一对基因中的一个显性基因，其性状即可表现出来，只有当这两对基因均为隐性纯合时，性状才不被表现，而这两对基因同时存在显性时，其性状的表现与只有一个显性时是一样的。

第四节连锁与互换

分离定律在发挥着作用。亲本中原来连在一起的两个不同性状（或两个不同基因）在F2中往往还连在一起，表现出一起遗传的倾向。这种现象就是所谓的连锁现象。

其他例子：不论白色卷羽（IIFF）鸡和有色常羽鸡(iiff)杂交，还是白色常羽（IIff）鸡和有色卷羽（iiFF）鸡杂交，都会得到类似的结果。果蝇的灰身长翅与黑身小翅杂交实验。

二、连锁遗传现象的解释－－基因的连锁与交换

摩尔根对连锁遗传的解释：基因在染色体上呈线性排列。通过减数分裂中的重组过程发生基因交换，形成新配子。两基因座间的距离越大，其间的断裂和交换的概率越大

三、基因定位和遗传图谱的构建

交换率又称重组率：指重组型配子占总配子数的百分率。

?基因在染色体上的距离与基因间的交换率成正比，基因在染色体上的位置可以用交换率来表示（去掉百分号）。

基因定位：把已发现的某一突变基因用各种不同的方法确定在生物体某一染色体的一定位置上。

连锁图：表示各个染色体上的一系列相互连锁的基因的排列次序及其相对距离的示意图。

2、基因在染色体上位置的测定

?根据重组率的定位方法，可分为两点测交和三点测交两种。

?⑴两点测交

?利用杂交所产生的F1与双隐性个体进行测交，计算两对基因的相对距离。

?让这两对基因分别与第三对基因分别进行三次两点测交得到这两对基因在染色体上的顺序。

?⑴两点测交

测定次数多，工作量大。

每一次两点测交的结果都受特定环境条件的影响，从而使整个实验的测定结果存在不可避免的误差。

第三章性别决定

一．性染色体理论：在多数二倍体真核生物中，决定性别的关键基因位于一对染色体上，这一对染色体称为性染色体（sex chromosome），除此之外的染色体称为常染色体（autosome），一套常染色体通常用A表示。

遗传平衡理论：1932，C. B. Bridges提出性别决定的遗传平衡理论，以X染色体与常染色体组（A）的比值作为性别判定的标准。

性别决定的H-Y抗原理论：H-Y抗原存在于异型性染色体；H-Y抗原对原始性腺分化为睾丸起着重要的作用；人类的性别决定是以SRY 基因为主导的多个基因协同参与的过程

性别决定的剂量补偿效应：

一、剂量补偿效应：使具有两份或两份以上的基因量的个体与只具有一份基因量的个体的基因表现趋于一致的遗传效应。剂量补偿产生的原因：雌性个体的两条X染色体中有一条随机失活，X染色体失活发生在胚胎发育早期。

二、伴性遗传：又称性连锁遗传。即某些性状的遗传和性别有一定联系的一种遗传方式。其特点是：（1）性状分离比数在两性间不一致。（2）正反交结果不同，表现交叉现象。人的红绿色盲

三、限性遗传(sex-limited inheritance)：有些性状仅局限于某一性别，（如泌乳、产仔、男人长胡须等）这样的性状称为限性性状，

控制限性性状的基因称限性基因。

四、从性遗传(sex-controlled inheritance)：又称性影响遗传，决定从性遗传的基因称为从性基因，一般位于常染色体，所以在两个性别中均可以表达，但同一基因的表达在不同的性别中其显隐关系不同。绵羊角、人的秃顶

第四章遗传物质基础

经典实验：1928年，英国Griffth的肺炎双球菌转化实验。1944年Avery等，将加热杀死的SⅢ型细菌滤过液分离纯化，提取了多糖、脂类、RNA、蛋白质、DNA等物质。结果发现起转化作用的为DNA，首次证明了遗传信息是由核酸传递的。

DNA是遗传物质的旁证：细胞核中DNA的含量恒定性。细胞核中DNA在各个时期质的恒定性。配子中DNA含量一般是体细胞中DNA 含量的一半，蛋白质和其他物质则否。紫外线诱变作用与DNA的关系

DNA的一级结构：是指DNA分子中4种核苷酸的连接方式和排列顺序。绝大部分生物的DNA分子都由两条单链构成，通常以线性和环状的形式存在。DNA的二级结构：(1) DNA分子是同两条多核苷酸链构成的，两条链围绕着同一轴盘绕，形成一个反向平行的双螺旋结构，两条链由碱基对之间的氢键互补连接在一起。(2) 双螺旋结构使DNA分子有相对的稳定性，两条链的反向极性和互补性提供了DNA分子自我复制的条件，无尽的核苷酸排列序列规定了DNA的多样性。

RNA 1.mRNA：是蛋白质结构基因转录的单链RNA，作为蛋白质合成的模板，载有各种蛋白质中氨基酸序列的信息，在蛋白质生物合成中起着传递信息的作用。原核生物和真核生物mRNA的结构差别：在原核生物中，通常是几种不同的mRNA连在一起，相互之间由一段短的不编码蛋白质的间隔序列所分开，这种mRNA称这为多顺反子mRNA；在真核生物中，mRNA则为一条RNA多聚链。

真核生物mRNA具有一些共同的结构特征，如：5‘端有一个特殊的帽子结构，即7-甲基鸟苷；3’末端具有多聚腺嘌呤尾巴（长约200nts)。mRNA约占细胞内RNA总量的5%~10%，其寿命通常不很长，易被RNA酶降解。

2. rRNA：核糖体是蛋白质合成装配的场所，它由rRNA和蛋白质组成。rRNA约占细胞中RNA总量的75%~80%。

3.tRNA：是一类小分子量的RNA，每条tRNA含有70~90nt。tRNA在翻译过程中起着转运各种氨基酸至核糖体，按照mRNA的密码顺序合成蛋白质的作用。每个细胞中至少有50种tRNA，约占细胞内RNA总量的10%~15%。

真核生物基因的基本结构：

真核生物结构基因是断裂基因，一般由若干个外显子和内含子组成。内含子在原始转录产物的加工过程中被切除，不包含在成熟mRNA 的序列中。（GT-AG法则：在每个外显子和内含子的接头区，有一段高度保守的共有序列，即每个内含子的5‘端起始的2nts都是GT，3’末端的2nts都是AG。）

在分泌蛋白基因的编码序列中，在起始密码子之后，有一段编码富含疏水氨基酸多肽的序列，称为信号肽序列，它所编码的信号肽行使着运输蛋白质的功能。信号肽序列在完成分泌过程后将被切除，不留在新生的多肽链中。

每个结构因子在第一个和最后一个外显子的外侧，都有一段不被转录和翻译的非编区，称为侧翼序列

其中从转录起始位点至起始密码子称为5‘非翻译区，从终止密码子至转录终止子称为3‘非翻译区。

对基因的有效表达起着调控作用的特殊序列被统称为调控序列.包括启动子、增强子、沉默子、终止子、核糖体结合位点、加帽和加尾信号等。

启动子(promoter)：是指准确而有效地启始基因转录所需的一段特异的核苷酸序列。转录起始位点(+1位)下游区域为正区，上游区域为负区。启动子通常位于转录起始位点上游100bp(-100bp)内，是RNA聚合酶识别和结合的位点。

增强子也是一种基因调控序列，它可使启动子发动转录的能力大大增强，从而显著地提高基因转录的效率。

沉默子：通过与有关的蛋白质结合，对转录起阻抑作用，根据需要关闭某些基因的转录，可以远距离作用于启动子。其对基因的阻遏作用没有方向的限制。

终止子(terminator)：是一段位于基因3’端非翻译区（UTL）中与终止转录过程有关的序列，由一段富含GC的颠倒重复序列以及寡聚T 组成，是RNA酶停止工作的信号。

加尾信号：真核生物mRNA的3’Poly(A)尾巴不是由基因编码，是在转录后通过多聚腺苷酸聚合酶作用加上的。此过程受3’UTL中加尾信号的控制。

SD序列：在原核生物基因翻译起始位点周围有一组特殊的序列，控制着基因的翻译过程，SD是其中主要的一种。

真核生物基因组特点。基因组：狭义：单倍体细胞中的全套染色体（人：22条常染色体+X，Y）。广义：一物种的全部遗传物质及其携带的遗传信息。

C值：每一种生物中的单倍体基因组的DNA总量是特异的，称这为C值。C值的大小与物种的结构组成和功能的复杂性没有严格的对应关系，这种现象称为C值矛盾。

单一序列：又称非重复序列（nonrepetitive sequence）是指在基因组中只有一个或几个拷贝的DNA序列。真核基因组中大多数结构基因是单一序列。重复序列的长短：短的仅有几个甚至两个核苷酸，长的有几百至上千个核昔酸。重复程度：多的可在基因织中出现几十万到几百万次，称为高度重复序列，另外一些序列重复几十到几千次，称为中度重复序列。分布：成簇存在于DNA某些部位，或分散分布于整个基因组。

基因家族（Gene family）真核生物基因组中有许多来源相同、结构相似、功能相关的基因，这样的一类基因称为一个基因家族。

基因簇Gene cluster：基因家族的基因成员紧密连锁，成簇状集中排列在同一条染色体的某一区域。

假基因(pseudogene)在多基因家族中，某些成员并不产生有功能的基因产物，但在结构和DNA序列上与相应的活性基因具有相似性

染色质由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成。DNA与组蛋白是染色质的稳定成分。

组蛋白(histone)：是富含带正电荷的Lys和Arg的碱性蛋白质。组蛋白通过带正电荷的氨基(N)末端区域与带负电荷的DNA骨架链相互作用。组蛋白有5种：H1；H2A、H2B、H3、H4。在功能上分为核心组蛋白(core histone)和H1组蛋白两组。

核心组蛋白(core histone)包括H2A、H2B、H3、H4组蛋白。这4种组蛋白有通过羧基(c)端的疏水氨基酸相互作用形成聚合体的趋势，而N端带正电荷的氨基酸则向四面伸出，以便与DNA分子结合，从而帮助DNA卷曲形成核小体的稳定结构。这4种组蛋白没有种属及组织特异性，在进化上高度保守。

H1组蛋白中的氨基酸分布与核心组蛋白相反，其碱性区域不在氨基区域，而在羧基区域，它与DNA的结合很强烈。H1组蛋白主要是与非组蛋白相结合并与核心组蛋白相互作用，导致染色质的超螺旋化，产生高级结构。H1组蛋白具有一定的种属和组织特异性，在连接核小体并维持染色质的高级结构方面有重要作用。

非组蛋白(nonhistone)：主要是指染色体上与特异DNA序列相结合的蛋白质，所以又称序列特异性DNA结合蛋白。主要包括：与DNA 和组蛋白的代谢、复制、重组、转录调控等密切相关的各种酶类；形成染色质高级结构的支架蛋白；具有基因调控作用的高迁移率蛋白(HMG protein)。此外，还有一类可促进DNA包装进精子头部的鱼精蛋白。特性：多样性与组织特异性，与DNA结合的特异性，功能多样性。

常染色质(euchromatin) 是指在间期细胞核内，对碱性染料着色浅、染色质纤维折叠压缩程度低、处于较为伸展状态的染色质，多存在于核质中。构成常染色质的DNA主要是单一序列DNA和中度重复序列DNA。

异染色质(heterochromatin)是指在间期细胞核内，对碱性染料着色深、染色质纤维折叠压缩程度高、处于聚缩状态的染色质，常以高度有序的结构形式存在于细胞核周边部位。又分为结构异染色质和兼性异染色质

染色质结构的基本单位—核小体：由核心颗粒和连接区构成；核心颗粒包括由8个组蛋白分子（H2A，H2B，H3，H4各两个）构成的组蛋白核心和包绕在核心表面的DNA分子；包绕在组蛋白核心表面的DNA长140bp，环绕1?圈；连接区由DNA分子和H1组蛋白分子构成，长度不定；

染色体的多级结构：

由连接区将许多核心颗粒相连接构成了染色体的一级结构；

?每六个核小体盘绕成直径30nm的螺线管，成为染色体的二级结构；

?螺线管进一步螺旋化形成0.4um的圆筒状结构，称为超螺线管，是染色体的三级结构；

?超螺线管进一步缠绕折叠构成染色单体，两条染色单体通过着丝粒相连成为染色体。

染色体和染色单体：每一个染色体由两条染色单体组成，同一个染色体中的两个染色单体是由一条DNA分子链复制后形成的两条子代DNA链所构成，每一条染色单体中有一条DNA分子；

着丝粒（主缢痕）：由特殊的重复DNA序列和蛋白质结构构成，是细胞有丝分裂时的重要结构；着丝粒把染色体分为长臂和短臂；

端粒：由特殊的重复DNA序列和相应的蛋白质构成，起着稳定染色质和染色体结构的作用。

常染色质和异染色质：用碱性染料处理中期染色体，染色体上部分区域着色较深，称为异染色质。

核型（karyotype）：一个体细胞全部中期染色体的图像；根据染色体的结构特征，可以把染色体分为若干组。

减数分裂的遗传学意义：是有性生殖生物形成配子的必经阶段，保证物种的遗传稳定性和创造物种的遗传变异。通过减数分裂和受精作用，物种在世代交替和延续中染色体数目保持稳定，即保证了物种的遗传稳定性。通过同源染色体间的交换和非同源染色体间的随机重组，产生了配子的遗传多样性，从而创造了物种的变异性。

第五章遗传信息的传递

1、半保留复制：一个双链DNA分子复制所产生的两个子代双链DNA分子，一条链是新合成的，另一条则来自亲代DNA分子，即子代保留了一条亲本链，因而这种复制方式称为半保留复制。

2、半不连续复制：DNA复制过程中，一条子链的复制是连续的，而另一条子链的复制是不连续的，这种复制方式称为半不连续复制。

?DNA复制过程中，新生子链的合成只能沿5’→3’进行。

?以3’→5’模板链进行互补复制时，子链的复制方向与双链的解开方向一致，可持续合成而形成一条连续的互补链，称为

前导链。

?而以5’→3’模板链进行互补复制时，子链的复制方向与双链的解开方向相反，不能持续合成，而是先以5’→3’方向

不连续合成许多小片段，称为冈崎片段，最后再由DNA连接酶将这些冈崎片段连接成一条完整的互补链，称为后随链。mRNA加工。5’端帽子结构的功能：稳定结构、提供核糖体识别位点。3’端多聚腺苷酸尾巴的功能：增加稳定性、mRNA的运输、增强翻译效率

翻译过程。除甲硫氨酸和色氨酸对应一种密码子外，其它的氨基酸对应着一种以上的密码子，这种多种密码子编码同一氨基酸的现象称为密码的简并(degenecy)，编码相同氨基酸的密码子称为同义密码子(synonymous condon)。

基因表达的调控！操纵子(operator)由调节基因(regulatory gene)、操纵基因(operator gene)和有相关生物活性的结构基因(structure gene)组成。

操纵子是原核生物基因转录调控的主要形式。

?负调控：当调节蛋白缺乏时，基因是表达的，而加入调节蛋白后基因表达活性被关闭。其中的调节蛋白称为阻遏蛋白(repressor)。

?正调控：调节蛋白缺乏时基因关闭，加入调节蛋白后基因表达活性开启。

可诱导的操纵子：加入某些小分子后，开启基因的转录活性，这种作用及其过程叫做诱导，产生诱导作用的小分子物质叫做诱导物。可阻遏的操纵子：加入某些小分子后，关闭基因的转录活性，这种作用及其过程叫做阻遏，产生阻遏作用的小分子物质叫做辅阻遏物。详见课本P248，一定要看！！

第六章遗传信息的改变

染色体结构和数目的改变称为染色体畸变（chromosome aberration)。DNA分子结构发生的化学变化称为基因突变(gene mutation)。

染色体结构的改变是指在自然突变或人工诱变的条件下使染色体的某区段发生改变，从而改变了基因的数目、位置和顺序。可分为4种类型：1、缺失(deletion)2、重复(duplication)3、倒位(inversion)4、易位(translocation)

缺失是指一个正常染色体上某区段的丢失，因而该区段所载荷的基因也随之丢失。顶端缺失和中间缺失

缺失的遗传与表型效应：①致死或出现异常。其严重程度取决于缺失区段的大小、所载基因的重要性以及属缺失纯合体还是杂合体而定。②假显性或拟显性(pseudo dominant)显性基因的缺失使同源染色体上隐性非致死等位基因的效应得以显现，这种现象称为假显性或拟显性。例：果蝇缺刻翅(notch)。猫叫综合征，4号染色体短臂缺失

重复是一个正常染色体增加了与本身相同的一段。断裂－融合桥的形成：染色体由于断裂而丢失了端粒的可自身连接形成环状染色体，复制后若姊妹染色体单体之间发生交换，则在有丝分裂后期可以形成染色体桥。由于附着在纺缍丝上的着丝粒不断拉动导致桥的断裂，从而导致染色体的重复和缺失。效应：①破坏正常的连锁群，影响固有基因的交换率。②位置效应③剂量效应④表型异常

倒位是指一个染色体上某区段的正常排列顺序发生了180°的颠倒。

易位是指两对非同源染色体间某区段的转移。单向易位、相互易位、罗伯逊易位、移位

染色体组：在动物细胞染色体中，每一种染色体都有一个相应的大小、形态、结构相同的同源染色体，每一种同源染色体之一构成的一套染色体，称为一个染色体组。一套染色体上带有相应的一套基因，所以，也称为一个基因组(genome)。

一倍体是具有一个染色体组的细胞或生物。单倍体是具有配子染色体数的生物，它具有正常体细胞染色体数的一半。多倍体是具有两个以上染色体组的细胞或生物，同源和异源

基因突变(gene mutation)是在基因水平上遗传物质中任何可检测的能遗传的改变，不包括遗传重组。按其发生的原因分为自发突变和诱发突变两大类。

自发突变(spontaneous mutation)是指在没有人工特设的诱发条件下，由于外界环境的自然作用或生物体内生理或生化变化而诱发的突变。2.诱发诱变(induced mutation)这是指由人工特设诱发因素而引起的突变。形态突变（morphological mutation）致死突变（lethal mutation）条件致死突变（conditional lethal mutation)生化突变（biochemical mutation)

基因突变的一半特征：重演性和可逆性、多方向性和复等位基因、有害性和有利性、平行性

基因突变的实质是DNA分子上碱基序列、成分和结构发生了改变，归纳起来有碱基替代(base-pair substitution)、移码突变(frameshift mutation)和DNA链的断裂。

碱基替代：在DNA分子中一个碱基对被另一个碱基对所代替的现象。

?如果一个嘌呤被另一个嘌呤所代替，或一个嘧啶被另一个嘧啶所代替的现象称为转换(transition)。

?如果一个嘌呤被一个嘧啶所取代，或一个嘧啶被一个嘌呤所替代的现象称为颠换(transversion mutation)。

移码突变：在基因组中增加或减少碱基对，使该位点之后的密码子都发生改变的现象。

错义突变(missense mutation)即碱基替代使DNA序列发生改变，从而使mRNA上相应的密码子发生改变，导致蛋白质中相应氨基酸发生替代，形成无活性的或功能低的蛋白质(多肽)，影响生物的生活力或表现。

无义突变(nonsense mutation)即碱基替代后在mRNA上产生了无义密码子(终止密码)，从而形成不完整，没有活性的多肽链。

同义突变(synonymy mutation)即碱基替代后在mRNA上产生新的密码子仍然表示原来氨基酸的密码子，这种突变不会造成蛋白质序列和性质发生改变。这是由于密码子的兼并性所决定的。

突变产生的原因⑴自发突变(spontaneous mutation)①DNA复制的错误，在DNA复制时可能产生碱基的错配、少量碱基的增加和缺失等。

②自发的化学变化，如：特殊碱基脱嘌呤和脱氨(基)作用，以及氧化作用引起的碱基损伤等。⑵诱发突变。诱变剂可增加突变的频率，常用的诱变剂是：放射线和化学诱变剂。

第七章群体遗传学

群体(population)概念：是指一个种、一个亚种、一个变种、一个品种或一个其他同类生物类群的所有成员的总和。群体中的每一个成员称为个体。不同类群生物个体的总和不能叫群体。

孟德尔群体：是指具有共同的基因库，并由有性交配个体所组成的繁殖群体。这里所说的基因库，是指一个群体中全部个体所共有的全部基因。

哈代－温伯格定律的要点：

?⑴在随机交配的大群体中，若没有突变、迁移、漂变和选择等其他因素的影响，基因频率世代不变。

?⑵任何一个大群体，无论基因频率如何，只要经过一代随机交配，一对常染色体基因的基因型频率就达到平衡状态。

?⑶在平衡群体中，基因频率和基因型频率的关系为：

定律适用条件：⑴必须是大群体⑵随机交配⑶无迁移、突变、漂变和选择现象

重点看计算！

第八章真核生物的遗传分析

真核生物基因组（Eukaryotic Genome, EG）与原核生物基因组（Prokaryotic Genome, PG）相比有很大差异：

（1）EG位于细胞核中，由数条具有多级空间结构的染色体组成；

（2）具有多个复制起点，基因内有内含子；

（3）存在着大量的非编码DNA序列；

（4）编码蛋白质的基因多位于单拷贝序列中，同时还有大量的重复序列；

（5）具有基因家族和基因簇；

（6）具有生命所必须的细胞器基因组

重复序列的种类：串联重复DNA序列：只存在于真核基因组，由2~200bp的重复单位组成

卫星DNA（Satellite DNA）在进行密度梯度离心时，某些高度重复DNA序列由于碱基组成和浮力密度与主体DNA有区别，会形成一系列的卫星带。主带：多由单拷贝序列组成，GC含量接近于基因组均值。

卫星DNA：一般位于异染色质区，通常位于着丝粒。在染色体中可能有某种结构功能。长度为100kb~数Mb

小卫星DNA：核心重复序列由10~25bp组成，总长度为0.1~30kb，多位于靠近染色体末端的区域，也称端粒小卫星

微卫星DNA：由1~6个核苷酸为核心序列，分散于整个基因组，总长度<150bp

散布的重复DNA序列：在高度分散的重复DNA家族中含有少量转座元件，根据大小不同，可分为

短散布核元件（short interspersed nuclear element, SINE）

长散布核元件（long interspersed nuclear element, LINE ）

1、Sanger测序法（双脱氧末端终止法）利用DNA聚合酶的两种酶催反应特性：1、利用单链DNA模板，合成DNA互补链；

2、利用2’，

3’双脱氧核苷三磷酸作底物，参入到寡核酸链的末端，从而终止DNA链的生长。有时也称引物合成法，或酶催引物合成法。

反应：同时加入引物和模板、DNA聚合酶1、一种ddNTP、以及四种dNTP（有一种带放射性标记）。

?变性胶电泳分离反应混合物。

?放射自显影术，检测单链DNA片段的放射性带。

?结果判读，从放射性X光底片上，直接读出DNA的核酸顺序。

基因家族（gene family）真核基因组中来源相同，结构相似，功能相关的一组基因。

基因簇（gene cluster）基因家族的各个成员紧密成簇排列成大段的串联重复单位，分布在某一条染色体的特殊区域；

遗传标记

形态学标记(morphological marker)能够用肉眼识别和观察、明确显示遗传多样性的外观性状。

特点：简单直观，但标记数目少，多态性低，易受外界条件的影响；

依据它进行选择的准确性差，所需时间较长，选择效率也较低。

细胞遗传标记(cytological genetic marker)主要是指染色体核型（染色体数目、大小、随体、着丝粒位置、核仁组织区等）、带型（Q、G、C、R带型）和数量特征的变异等，它们分别反映了染色体在结构上和数量上的遗传多态性。

特点：不易受环境影响，呈孟德尔方式遗传。

多态性集中表现在染色体高度重复DNA结构的异染色质所在的部位。

细胞遗传标记经常伴有对生物有害的表型效应，难以获得相应的标记材料，或者观测和鉴定比较困难，从而限制了细胞遗传标记的应用。

生化遗传标记：主要是指各种血型性状，包括免疫遗传标记和蛋白型遗传标记

特点：与形态学标识和细胞遗传标记相比，数量更丰富，受环境影响更小，检测手段简便，是一种较好的遗传标记。

血液型和蛋白质型都是基因表达的产物，局限于反映基因组编码区的遗传信息，且标记的数量还比较有限，不能很好地覆盖整个基因组。

分子遗传标记(molecular genetic marker) 一般是指以DNA或RNA多态性为基础的遗传标记

特点：无表型效应；不受环境的限制和影响；普遍存在于所有生物；数量丰富

理想的分子遗传标记应具备的特点：

遗传多态性高;

检测手段简单快捷，易于实现自动化;

遗传共显性，即在分离群中能够分离出等位基因的3种基因型。

标记遍布整个基因组；

准确性，能正确反映动物的真实遗传，即标记是经济性状基因，还是与影响重要性的性状连锁。

实验重复性好（便于数据交换）；

开发成本和使用成本尽量低廉；

1.RFLP

原理：利用限制性内切酶消化基因组DNA，形成大小不等、数量不同的分子片段，

经电泳分离，

通过Southern印迹将DNA片段转移至支持膜(尼龙膜或硝酸纤维素膜)上，

然后用放射性同位素(32P)或非同位素(如地高辛，荧光素)标记的探针与支持膜上的DNA片段进行杂交。

不同基因组DNA酶切位点的改变，会使得RFLP谱带表现出不同程度的多态性.

特点：呈共显性遗传、无表型效应、不受年龄性别的影响等优点。

分析一次只能检测1个位点，多态信息含量较低，而且操作复杂，耗时费力，成本高，并且对模板DNA需求量大。

2.PCR-RFLP将PCR技术用于RFLP分析，即PCR-RFLP。

该技术先用1对引物特异性扩增基因组的某一高变区，然后用限制性内切酶消化PCR产物，电泳检测多态性。

PCR-RFLP分析省去了探针的制备、分子杂交等繁琐的过程，DNA需求量也少，大大简化了传统的RFLP技术。

3.DFP的特点:多态性检测率高，位点呈共显性遗传，个体具有高度特异性，技术复杂、成本高，有时谱带过于复杂

4.微卫星遗传标记示意图的特点：分布广泛均匀；多态信息含量丰富；呈共显性遗传；稳定性好，可比性强；分析技术易于实现自动化；开发成本高

5.单核苷酸多态性标记(SNP)：是指染色体上的某个存在单个碱基的变化，包括单碱基的转换、颠换、插入及缺失等。

⑴高密度。SNP是基因组中最普遍、频率最高的遗传标记。单个SNP虽然只有两个等位基因，多态信息含量不如微卫星位点，但其高密度弥补了其不足。

⑵代表性。某些位于基因表达序列内的SNP(coding SNP,cSNP)，有可能直接影响蛋白质结构或表达水平，鉴别cSNP对于复杂表型性状与基因变异之间的关联分析具有重要意义。

⑶易实现自动化分析。双等位标记，检测时只需“有或无”表示。DNA芯片技术实验了SNP分析的高通量、微型化和自动化。

第九章非孟德尔遗传

非孟德尔遗传大体上包括4部分内容：

母体效应（maternal effect）剂量补偿效应（dosage compensation）基因组印迹（genomic imprinting）核外遗传（extranuclear inheritance）正交和反交子代性状表现不一致，或只表现父本性状（或只表现母本性状），或表现了双亲性状而不符合孟德尔遗传定律的基因比例，称为非孟德尔遗传。

母体效应：又称为母性影响，是指子代某一性状的表现由母体的核基因型或积累在卵子中的核基因的产物所决定，而不受本身基因型的支配，从而导致子代表型与母本表型相同的现象。

短暂的母性影响：欧洲麦粉蛾幼虫的肤色、成虫复眼颜色的遗传。持久的母性影响：椎实螺外壳旋转方向的遗传

短暂的母性影响——只影响子代个体的幼龄期；持久的母性影响——影响子代个体终身。

剂量补偿效应：

真核生物的异染色质高度凝聚，不具转录活性。

在哺乳动物中，细胞质中的某些调节因子能使两条X染色体中的一条异染色质化。只有一条X染色体具有活性，这样就使得雌、雄动物之间虽然X染色体的数量不同，但X染色体上基因产物的剂量是平衡的，这个过程就称为剂量补偿。

基因组印迹：也称亲本印迹（parent imprinting）

是指基因组在传递遗传信息的过程中，通过基因组的化学修饰（DNA的甲基化；组蛋白的甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化等）而使基因或DNA片段被标识的过程。

特点：基因组印迹依靠单亲传递某种性状的遗传信息，被印迹的基因会随着其来自父源或母源而表现不同，即源自双亲的两个等位基因中一个不表达或表达很弱。不遵循孟德尔定律，是一种典型的非孟德尔遗传，正反交结果不同。

基因印记的三个阶段：1、印迹的形成。印迹形成于成熟配子，并持续到出生后。2、印记的维持3、印记的去除。印记的去除过程是发生在原始生殖细胞的早期阶段。

机制：配子在形成过程中，DNA产生的甲基化、核组蛋白产生的乙酰化、磷酸化和泛素化等修饰，使基因的表达模式发生了改变。

核外遗传：线粒体DNA遗传的特点：1、具有自主性2、部分遗传密码与核不同3、母系遗传（不符合经典遗传定律）4、在细胞分裂时经过复制和分离5、突变率极高（比核基因大10-20倍）6、主要编码与氧化磷酸化过程相关的酶系

基因工程的基本程序：

一.分—载体和目的基因的分离

二.切—限制性内切酶的应用

三.接—载体与目的基因连接成重组体

四.转—基因序列转入细胞

五.筛—目的基因序列克隆的筛选和鉴定