细胞质遗传.

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细胞质遗传

细胞质遗传

细胞质遗传
细胞质遗传是指通过细胞质中遗传物质的传递,影响后代性状的过程。

虽然细胞核内的核酸控制了大部分遗传信息,但细胞质中的线粒体和叶绿体也扮演着重要的角色。

细胞质遗传的机制
细胞质遗传主要通过线粒体和叶绿体中的DNA来实现。

线粒体是细胞内的能量中心,负责细胞内的能量转化,而叶绿体是光合作用的场所。

这两种细胞器都含有自己的DNA,通过雌性细胞质的传递来影响后代性状。

线粒体和叶绿体的DNA是环状的,相对于更为复杂的细胞核DNA而言,它们相对较小且编码的基因数量有限。

然而,这些基因对于细胞的正常功能至关重要。

细胞质遗传的影响
细胞质遗传可以导致一些遗传病的传递。

如果母亲携带有突变的线粒体DNA,那么她的子代继承这些突变的可能性会很高。

这种现象被称为“母系遗传”。

另外,细胞质遗传也被发现与一些植物的性状传递有关。

例如,某些植物的叶绿体DNA编码了一些影响光合作用效率的基因,这就导致了在杂交后代中出现了不同的叶形和叶色。

细胞质遗传的意义
了解细胞质遗传对于生物科学的发展至关重要。

通过研究细胞质遗传,人们可以更深入地了解遗传信息的传递机制,从而为疾病的治疗和预防提供更多可能性。

另外,细胞质遗传的研究也为农业和植物育种领域提供了一些新的思路。

通过深入研究植物叶绿体和线粒体的遗传机制,人们可以更好地改良作物,提高农作物的产量和品质。

总的来说,细胞质遗传虽然在遗传学中占据较小的一部分,但是其独特的传递方式和影响机制使其在生物科学领域中扮演着不可或缺的角色。

不断地深入研究和探索细胞质遗传,将有助于揭示生命的奥秘并推动人类社会的发展进步。

遗传学细胞质遗传

遗传学细胞质遗传

雄性不育得遗传决定类型
核质互作雄性不育型
由细胞质遗传因子和核基因 互相作用共同控制花粉育性 得类型
大多数正常品种与之杂交后 代仍为雄性不育
少数携带特殊恢复基因得品
种与之杂交后代正常可育
N
雄性不育得遗传决定类型
细胞质雄性不育型
决定花粉败育得基因在细胞质中 任何正常品种与其杂交,F1均为雄性不育 只能被保持而不能被恢复
胞质不育基因得载体
线粒体基因组(mtDNA)就是雄性不育基因得载体
不育系线粒体得亚显微结构和 mt DNA 与正常植株(如保持 系)有明显得差异
叶绿体基因组(cpDNA)就是雄性不育基因得载体
不育系和保持系之间在叶绿体超微结构和叶cpDNA上存在 明显不同
质核互作雄性不育性得发生机理
质核互补控制假说
终止子 亮氨酸 leu 异亮氨酸 ile 精氨酸 arg
例外情况
色氨酸 trp 苏氨酸 thr 甲硫氨酸 met
终止子
发现得生物
人和酵母得线粒体 酵母得线粒体 人得线粒体 人得线粒体
线粒体基因组
线粒体就是半自主性得细胞器
mtDNA虽能自主复制,但需要核基因组为其编码 DNA聚合酶 线粒体虽有自己得核糖体、tRNA,并能在线粒体内 翻译mtDNA转录得mRNA,但其核糖体蛋白质由核基 因编码 线粒体膜蛋白大多从核基因组中转录,在细胞质中合 成后再转运进入线粒体
叶绿体基因组
叶绿体就是半自主性得细胞器
cpDNA虽能自主复制,编码其核糖体RNA及部分 tRNA,但不能编码自身得DNA复制、转录和翻译过 程所需得全部蛋白质因子和酶 不能编码类囊体所有得结构蛋白和酶系,膜脂代谢所 需得酶系
非细胞质组分得遗传因子

遗传学第8章细胞质遗传

遗传学第8章细胞质遗传
核DNA和ct DNA共同编码。 其中脯氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、谷氨酸和半胱氨
酸为核DNA所编码,其余十几种氨基酸为ctDNA所编码。
第四节 线粒体遗传
一、线粒体遗传的表现 二、线粒体遗传的分子基础
一、线粒体遗传的表现
举例:红色面包霉缓慢生长突变型的细胞质遗传 1。原子囊果相当于一个卵细胞,它包括细胞质和细胞核两部分;分生孢子在 受精时只提供细胞核,相当于精子。 2。红色面包霉缓慢生长突变型,在正常繁殖条件下能很稳定地遗传下去。 将突变型的原子囊果和野生型的分生孢子受精结合时,所有子代都是突变型; 反之,所有子代都是野生型的。 3。缓慢生长的特性被原子囊果携带,就能传递给所有子代;如果由分生孢子 携带,就不能传递给子代。 4。生化分析:突变型不含细胞色素氧化酶,这种酶是由线粒体控制合成的。
㈡、线粒体基因组的构成: ➢1981年Kanderson最早测出人的mt DNA全序列为16569bp。 ➢人、鼠、牛的mtDAN全序列均被测出:
2个rRNA基因;22个tRNA 基因;13个蛋白质基因等;
人、鼠和牛的mtDNA分别有 16569bp、16275bp和16338bp。
者的差异较小。
㈡、叶绿体基因组的构成: 1、低等植物的叶绿体基因组:
⑴. ct DNA仅能编码叶绿体本身结构和组成的一部分物质; 如各种RNA、核糖体(70S)蛋白质、光合作用膜蛋白 和RuBp羧化酶8个大亚基。
⑵. 特性:与抗药性、温度敏感性和某些营养缺陷有关。
2. 高等植物的叶绿体基因组:
2. cytoplasmic inheritance :由细胞质基因所决定的遗传 现象和遗传规律,也称为非孟德尔遗传,核外遗传。
染色体基因组
基因(核DNA)

遗传学细胞质遗传

遗传学细胞质遗传
形式存在于细胞之中。 能够自我复制,或者在核基因组作用下进行复制; 对寄主表现产生影响,类似细胞质遗传的效应。
㈡、草履虫放毒型的遗传:
1. 结构: 草履虫(Paramecium aurelia)是一种常见
的原生动物,种类很多。 大核(1个),是多倍体,主要负责营养; 小核(1~2个),是二倍体、主要负责遗传。
41
④.半自主性的细胞器: 线粒体内100多种蛋白质中,约有10种是线粒体本身
合成的,包括细胞色素氧化酶亚基、4种ATP酶亚基和1种 细胞色素b亚基。
∴线粒体的蛋白是由线粒体本身和核基因共同编码的, 是一种半自主性的细胞器。
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第五节 共生体和质粒决定的染色体 外遗传
一、共生体的遗传:
㈠、共生体(symbionts): 不是细胞生存所必需的组成部分,仅以某种共生的
(二)持久的母性影响
例: 椎实螺外壳 的旋转方向受母亲基 因型控制,终生不变。 它受一对等位基因控 制,右旋(D)对左旋(d) 为显性。
椎实螺正反交,F1旋转方向都与各自母本相似,即右 旋或左旋,F2却都为右旋,F3才出现右旋和左旋的分 离。
P ♀DD × dd♂
右旋 左旋
♀dd × DD♂
左旋 右旋
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线粒体数目及mt DNA大小:
生物种类 酵母
几种生物的 mt DNA
每细胞中 线粒体数
mt DNA 大小 (kb)
22
84
鼠(L 细胞)
500
16.2
人(Hela 细胞) 800
16.6
mt DNA 与 核 DNA 比值
0.18
0.002 0.01
37
㈡、线粒体基因组的构成:
1981年Kanderson最早测出人的mt DNA全序列为16569 bp。 人、鼠、牛的mtDAN全序列中测出:

细胞质遗传

细胞质遗传

物种类型 昆 虫 真 菌 高等植物
线粒体基因组的大小 物种数目 基因组大小(kb) 42 14.5~17.9 27 18.9~95 20 120~2700
二 线粒体遗传的分子基础 双链闭合环状(线状),裸露,多拷贝, 基因组大小因物种而异,浮力密度比核DNA低, 没有重复序列,两条链的密度不同, 复制时间与核DNA不同(S,G2), 核糖体与细胞质中的不同,遗传密码与通用密码 有差异 DNA可以自我复制,转录,翻译,但是由于其含 有为数不多的基因,仅能编码自身结构和组成的 一小部分物质,其余大部分由核基因编码。因此 线粒体也是半自主性细胞器。
3 细胞质-细胞核互作雄性不育性 由细胞质基因和细胞核基因相互作 用共同控制的雄性不育类型 简称为质核 互作不育性。
质核互作不育性由不育的细胞质基因和 与其相对应的核内不育基因共同决定。 胞质不育基因 S 对应的可育基因 N 核内不育基因 r 对应的可育基因 R R又称为育性恢复基因
1、孢子体不育和配子体不育
(1) 孢子体不育
花粉的育性受孢子体(植株)基因型控制,
而与花粉本身所含基因无关。 若植株的基因型为rr,全部花粉败育 基因型为RR,全部花粉可育 基因型为Rr,也是全部花粉可育, 尽管有一半的花粉含有r基因 杂合体自交后代表现为株间分离。
(2)配子体不育
花粉育性直接受雄配子体(花粉)本身 的基因型所控制。 配子体内的核基因为R,可育 配子体内的核基因为r,不育 杂合株的花粉一半可育,一半不育,表 现为穗上分离。 杂合体自交后代中,有一半植株上的花 粉是半不育的。
2、胞质不育基因的多样性与核育性基因的对应性
同一物种内,可以有多种质核互作不育类型。
由于胞质不育基因和核内不育基因的来源和性质不 同,在表现型特征和恢复特性上表现出明显的差异。

细胞质遗传

细胞质遗传

(二)胞质不育型: 胞质不育型: 指由细胞质内的基因所决定的雄性不育类 型. 在不育系的细胞质内有雄性不育基因S 在不育系的细胞质内有雄性不育基因 S , 但在细胞核内没有相应的雄性不育基因和 可育基因. 可育基因. 这种雄性不育性仅受细胞质的基因所控制, 这种雄性不育性仅受细胞质的基因所控制, 具有S基因的个体是雄性不育的,具有N 具有S基因的个体是雄性不育的,具有N基 因的个体是雄性可育.因此,有性生殖不 因的个体是雄性可育.因此,有性生殖不 能恢复胞质不育型的育性. 能恢复胞质不育型的育性.
这表明卡巴粒只通过细胞质来传递, 这表明卡巴粒只通过细胞质来传递 , 但 是它们的保持却要依赖于核中显性基因K 是它们的保持却要依赖于核中显性基因K 的存在. 的存在. 然而, 基因型为Kk 的放毒型并不稳定, Kk的放毒型并不稳定 然而 , 基因型为 Kk 的放毒型并不稳定 , 一旦经自体受精 基因型分离为KK,Kk 自体受精, KK,Kk和 一旦经自体受精,基因型分离为KK,Kk和 kk, kk个体细胞质里的卡巴粒不能保持 kk , kk 个体细胞质里的卡巴粒不能保持 和增值, 几次无性分裂后, 和增值 , 几次无性分裂后 , 就将因卡巴 粒的消失而成为敏感型 敏感型. 粒的消失而成为敏感型.
2)线粒体基因组的半自主性
线粒体基因组的相对独立性 mtDNA合成的调节与核 DNA合成的调节彼 合成的调节与核DNA ① mtDNA 合成的调节与核 DNA 合成的调节彼 此独立,可能存在多种复制形式,其中D 此独立,可能存在多种复制形式,其中D 环复制是线粒体特有的复制形式; 环复制是线粒体特有的复制形式; 线粒体基因组有自己独立的表达系统, ② 线粒体基因组有自己独立的表达系统 , 自己编码两种rRNA 22~ 24种 tRNA, rRNA, 自己编码两种 rRNA , 22 ~ 24 种 tRNA , 在 线粒体内合成mtDNA编码的蛋白质; mtDNA编码的蛋白质 线粒体内合成mtDNA编码的蛋白质;

细胞质遗传

细胞质遗传

染色体外遗传染色体以外的遗传因子所表现的遗传现象。

在真核生物中常称为细胞质遗传,也称为核外遗传、非染色体遗传、非孟德尔式遗传或母体遗传。

植物正反杂交子代的某些性状都相同于母本,这是最早发现的染色体外遗传现象。

这里性状相同于母本的原因是由于控制这些性状的遗传因子是在细胞质中,而高等植物的合子的细胞质又几乎全部来自雌性配子。

母体影响在现象上相似于染色体外遗传或母体遗传,即正反杂交子代的某些性状相同于雌性亲本,不过这是由于核基因的产物积累在卵细胞的细胞质中造成的,因此不属于染色体外遗传的范畴。

例如在地中海粉螟中,基因A使幼虫含色素,基因a使幼虫不含色素。

正反杂交aa♀×Aa♂和Aa♀×aa♂的子代的基因型都是Aa和aa 两种。

基因型Aa的幼虫含有色素。

但是基因型aa的幼虫则因正反交而不同,由前一杂交得来的aa幼虫不含色素而由后一杂交得来的则含有色素。

原因是后者的卵来自Aa雌性亲本,由于卵母细胞中A基因的存在,因而经减数分裂产生的卵不论基因型是A或是a,它们的细胞质中都含有A基因的产物,即色素的前体以及由前体所合成的色素。

简史1900年德国植物学家兼遗传学家C.E.科伦斯重新发现孟德尔定律后,又于1909年报道了不符合于孟德尔定律的遗传现象。

他发现在紫茉莉(Mirabilis jalapa)中黄绿色叶♀×绿色叶♂的杂交子代都是黄绿色叶,绿色叶♀×黄绿色叶♂的杂交子代都是绿色叶。

德国学者E.鲍尔在同一年中报道了天竺葵(Pelar.onium zonale)中的类似现象,并且认为这是由于叶绿体的独立自主性所造成的。

1924 年德国学者 R.von 韦特施泰因报道了葫芦藓(Furnaria)中的母体遗传现象,并提出细胞质基因组这一名词,用来概括细胞质中的全部遗传物质。

P.米凯利斯从 20年代开始对柳叶菜属(Epilobium)植物连续进行了二、三十年的研究,分析了若干种性状的母体遗传现象。

遗传学:第十章 细胞质遗传-贺艳

遗传学:第十章  细胞质遗传-贺艳

二.母性影响(maternal inheritance) :
1、母性影响的概念:
母性影响:由核基因的产物积累在卵细胞中的物质 所引起的一种遗传现象。
母性影响不属于胞质遗传的范畴。
2、母性影响的特点:
下一代表现型受上一代母体基因的影响。
3、母性影响的类别
短暂的(只影响幼龄期) 持久的(影响子代终生)
短暂母性影响
麦粉蛾
野生型:幼虫皮肤有色 成虫复眼深褐色 突变型:幼虫皮肤无色,成虫复眼是红色
Aa♀ x aa
1/2 Aa 幼虫有色
1/2 aa 幼虫有色
AA x aa
成虫复眼褐色 成虫复眼红色
Aa x aa♀
1/2 Aa
1/2 aa
幼虫有色
幼虫无色
成虫复眼褐色 成虫复眼红色
持久母性影响
椎实螺外壳旋向的遗传
核不育型花粉败育过程发生于花粉母细胞减数 分裂期间,不能形成正常的花粉,败育得十 分彻底。
2 ) 质 - 核 不 育 型 ( cytoplasmic-gene male sterility):由细胞质基因和核基因互作控 制的雄性不育类型。
质-核不育型花粉败育多发生在减数分裂 以后的雄配子形成期。
3. 植物雄性不育性的遗传
螺类卵裂的方式
1、2为第一次卵裂,3、4为第二次卵裂; 1、3是左旋,2、4是右旋。
三、 植物雄性不育性遗传
1.植物雄性不育性概念 雄性不育性(male sterility):当不育性是由
于植株不能产生正常的花药、花粉或雄配 子时,就称之雄性不育性。
核不育型
2.植物雄性不育的分类
质-核不育型
1)核不育型(genic male sterility):由核内染 色体上的基因所决定的雄性不育类型 。
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条作为母本时,后代就发生性状分离?
♀ 绿色
白色
♀白色
绿色
P
配子 F1
绿色
白色
绿色枝条或白色枝条能产生几种卵细胞? 绿色枝条或白色枝条只能产生一种 卵细胞,所以不会发生性状分离。
花斑枝条可以产生多少种卵细胞?
各种卵细胞之间有无一定的比值?
卵原细胞类型
卵细胞类型
后代植株类型
减数 分裂
花 斑 枝 条
花斑枝条产生
减数 分裂
具有两种质体的 卵原细胞进行减 数分裂时,质基 因如何分配? 质基因随机地、 不均等地分配
减数 分裂
3 种 没有 一定比例的卵细胞
卵原细胞类型
减数 分裂
卵细胞类型
后代植株类型
受精 发育
绿色植株
花 斑 枝 条
减数 分裂
受精后有 丝分裂产
生三种细 胞,发育
花斑植株
减数 分裂
受精 发育
疑误辨析:
以花斑紫茉莉作为母本时,子代除了花斑 植株,还出现绿色植株和白色植株,这并 不与细胞质遗传的母系遗传相违背。因为 这种条件下,后代到底表现为何种性状, 完全取决于母本产生的卵细胞类型,而与 父本没有关系。
归纳总结: 一、细胞核遗传 1、不管正交、反交,子代都表现为显性性 状,与母本无关。 2、若出现性状分离,一定具有一定的分离比 二、细胞质遗传 1、子代性状因正交或反交而不同(由母本决 定)表现为母系遗传。 2、若出现性状分离,不会出现一定的分离比
将具有条斑病叶水稻的花粉授在正常叶水稻 的柱头上,得到的子代水稻全部为正常叶, 倘若将正常叶水稻的花粉授到条斑叶水稻的 柱头上,得到的子代水稻全部为条斑叶,控 制这一性状的基因最可能是在 A.某一对同源染色体上
称为正交,乙(母本)×甲称为反交,则F1的
基因型是
A.正交F 为Aa(r),反交F 为Aa(R) √
1 1
B.正交F1为AA(r),反交F1为aa(R) C.正交F1为Aa(R),反交F1为Aa(r)
D.正交F1为AA(R),反交F1为aa(r)
人类神经性肌肉衰弱症是线粒体基因控制的遗传 病,如右图所示的遗传图谱中, 若 Ⅰ—1 号为患 者(Ⅱ一3表现正常),图中患此病的个体是
√ C.精子细胞中没有线粒体和叶绿体
在遗传家系图中若出现“母病儿女必病” 的情况,则初步判断为细胞质遗传。
母系遗传是“女性传女性”吗?
如果以花斑的枝条作为母本,子代除了 花斑植株,还出现绿色植株和白色植株, 这是否与细胞质遗传的母系遗传相违背?
为什么以绿色枝条或白色枝条作为母本
时,后代不发生性状分离,而以花斑枝
DD
dd
存在位置
核基因 细胞核的 染色体上 细胞质的叶绿 体、线粒体上
存在方式 与蛋白质结合, 在染色体上呈 直线排列
质基因
不与蛋白质结合 呈双链、环状等 形状单独存在
下列哪一项不是核基因和质基因的共同特点
A、有遗传效应的DAN片段
√ C 、都是成对存在的,都具控制相对性状的
B、都有可能发生基因突变
受粉枝(母本) 绿色
紫茉莉花斑植株的杂交结果 :
供粉枝(父本) 绿色 白色 辨析: 花斑 白色 花斑 种子发育成的植株 绿色
白色
细胞质遗传一定没有 绿色 性状分离吗?
绿色 白色 花斑
白色 绿色、白色、花斑 绿色、白色、花斑 绿色、白色、花斑
花斑
特点:
1)无论正交、反交,F1总表现 母本 性状,即 母系 遗传 2)若F1出现性状分离,其性状不出现一定的 分离比 。
Ⅱ4、Ⅱ5、Ⅲ7 A、
√ D、
B、 Ⅱ5、Ⅲ7、Ⅲ8 C、 Ⅱ4、Ⅱ5、Ⅲ8 Ⅱ4、Ⅲ7、Ⅲ8

人的线粒体基因突变所致疾病的遗传特点是 A.基因控制,遵循孟德尔遗传定律,男性 和女性中均可表现 B.基因控制,但不遵循孟德尔遗传定律, 男性和女性中均可表现 C.突变的基因属于细胞质遗传,不遵循孟德尔 遗传定律,只在女性中表现 D.突变的基因属于细胞质遗传,后代一定不 出现性状分离
归纳总结: 一、细胞核遗传
1、不管正交、反交,子代都表现为显性性 状,与母本无关。 2、若出现性状分离,一定具有一定的分离比
二、细胞质遗传
1、子代性状因正交或反交而不同(由母本决 定)表现为母系遗传。 2、若出现性状分离,不会出现一定的分离比
同样是基因控制的性状,为什么细胞质遗传 和细胞核遗传表现出如此明显的区别呢? 根本原因是: 控制豌豆植株高度的的基因属于 细胞核基因(核基因) 控制花斑紫茉莉枝条颜色的基因属于 细胞质基因 (质基因)
白色植株
1、什么情况下细胞质遗传会出现性状分离?
2、细胞质遗传出现的性状分离为什么没有一定的分离比?
花斑紫茉莉为什么会有三种枝条? 受精卵
绿色枝条
白色枝条
花斑枝条
不管是减数分裂还是有丝分裂,质基因都是 随机地、不均等地分配到子细胞中去。
花斑紫茉莉一定会有三种枝条?
受精卵
绿色枝条
白色枝条
绿色枝条
白色枝条 想想花斑紫茉莉的其他可能类型
练习
甲性状和乙性状为细胞质遗传。下 列四种组合中能说明这一结论的 ①♀甲×♂乙 → F1呈甲性状
②♀甲×♂乙 → F1呈乙性状
③♀乙×♂甲 → F1呈甲性状
④♀乙×♂甲 → F1呈乙性状 A、 ①② B、 ③④
√ C、 ①④
D、 ②③
植物甲的核基因为AA,质基因为r;植物乙的
核基因为aa,质基因为R。若将甲(母本)×乙
细胞质遗传及高等植物雄性不育
一 细胞核与细胞质遗传研究的实验材料
豌豆
花斑紫茉莉
母本 父本 母本 孟德尔的豌豆杂交实验
父本
P
F1
高茎 × 矮茎 高茎
自交
P 矮茎
F1
F2
×
高茎
高茎
自交
F2
高茎 矮茎 3 : 1
高茎 矮茎 3 : 1
特点:
1)无论正交、反交,F1总表现 显性 性状,与母本 无 关 2)杂种后代的性状出现一定的 分离 比。
配子
DD
D
d
d
D
F1
Dd
Dd
1、无论正交、反交,后代核基因组成 相同 。 2、后代的质基因组成因正交或反交而 不同 。 完全由母本决定。因为受精卵中的质基因 几乎全部来自卵细胞 ,从而体现 母系 遗传
绿色
白色
细胞质遗传表现为母系遗传的主要原因是
A.精子细胞质中不含有遗传物质
B.受精卵的细胞质几乎全部来自卵细胞 D.受精卵的遗传物质全部来自于母本
基因 D、基因的表达会受环境影响 正因为质基因不是成对存在的,所以质基因 只能随机地、不均等地分配到子细胞中去。
绿色枝条叶肉细胞: 只含叶绿体
花 斑 植 株
白色枝条叶肉细胞:只含白色体
花斑枝条叶肉细胞:含三种细胞
质体主要分为叶绿体和白色体 质体≠质粒≠基粒
♀ 绿色白色 dd♀白色dd绿色 DD
P
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