第六章:真核生物的遗传分析

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6原核、真核生物基因组

6原核、真核生物基因组
B. 操纵子是原核生物基因组的特征 • 操纵子 : 一组在基因组中彼此相邻的基因 , 它们 一 操纵子:一组在基因组中彼此相邻的基因,它们一 参与单一的生化途径, 般 参与单一的生化途径 , 并且受共同的调控基因调 作为一个整体来表达。 整体来表达 控,作为一个整体来表达。 • 比较典型的例子是 : 大肠杆菌的 乳糖操纵子 和 色氨 比较典型的例子是: 大肠杆菌的乳糖操纵子 乳糖操纵子和 酸操纵子。 酸操纵子。
2.1 在原核生物基因组中,基因是如何组织的 在原核生物基因组中,
• 原核生物基因组具有 紧密的基因编排,基因间几 原核生物基因组具有紧密的基因编排, 紧密的基因编排 乎没有间隔,因此利用ORF扫描来定位基因相对 乎没有间隔,因此利用 扫描来定位基因相对 容易。 容易。 • 在已测序的大肠杆菌的基因组中也存在非编码 DNA,但只占 ,但只占11%,以小片段的形式分布于整个 , 小片段的形式分布于整个 基因组,基因组几乎不存在其它被浪费的空间。 基因组,基因组几乎不存在其它被浪费的空间。
1. 原核生物基因组的物理特征
1.1 原核生物的染色体
A. 有关原核生物基因组的传统观点 • 在典型的原核生物中 , 基因组包含于单一的环状 在典型的原核生物中, DNA分子中,这个分子位于拟核中。 分子中, 拟核中 分子中 这个分子位于拟核 • 原核生物细胞具有原始的核,没有核膜 ,更没有核 原核生物细胞具有原始的核, 没有核膜, 细胞具有原始的核 结构简单, 仁 ,结构简单 ,为了与真核细胞中典型的细胞核有 所别,称为拟核 所区别,称为拟核 (nucleoid)。 。
1.1 原核生物的染色体
A. 有关原核生物基因组的传统观点 • 和真核生物基因组一样 , 原核生物基因组也必须 和真核生物基因组一样, 压缩到一个相对微小的体积,也需要在DNA结合 压缩到一个相对微小的体积 , 也需要在 结合 蛋白的帮助下, 以一定的有序形式包装 起来( 包装起来 蛋白的帮助下 , 以一定的有序形式 包装 起来 ( 大 肠杆菌环状染色体总长1.6 mm,而大肠杆菌细胞 肠杆菌环状染色体总长 , 只有1x2 µm)。 只有 ) • 目前已知的有关拟核中 目前已知的有关拟核中DNA组织排布情况大多来 组织排布情况大多来 自于对大肠杆菌的研究。 在大肠杆菌基因组中, 自于对大肠杆菌的研究 。 在大肠杆菌基因组中 , 环状DNA分子是以超螺旋形式存在于细胞中的。 分子是以超螺旋形式存在于细胞中的。 环状 分子是以超螺旋形式存在于细胞中的

真核生物的基因组结构与功能分析

真核生物的基因组结构与功能分析

真核生物的基因组结构与功能分析真核生物是指在生命进化过程中逐渐形成的一类生物,其基本特征之一是存在真核细胞核。

真核生物的基因组结构较为复杂,包含多个线性染色体和一些质粒。

对基因组结构的分析与理解,对于揭示其生物功能和进化机制是至关重要的。

一、真核生物的基因组结构真核生物的基因组大小较大,同一物种不同个体之间的基因组大小存在较大的差异。

基因组大小与细胞大小和复杂度之间存在着类似关联性。

人类基因组大小约为3亿个碱基对,其中蛋白编码基因仅占大约2%。

真核生物的基因组在基本结构上与细菌大相径庭,主要包括以下几个方面。

1. 染色体染色体是真核生物中最重要、最基本的遗传物质,是基因在生物体内的物质传递介质,是遗传信息的载体。

在精细结构上,真核细胞中存在很多复杂的染色体结构,如核小体、类固醇激素受体、平衡染色体等。

2. 基因组复制真核生物的基因组复制主要包括原核生物和真核生物的不同模式,其中原核生物中存在着DNA单线复制机制,而真核生物则采用DNA复制机器进行自我复制。

与原核生物不同的是,真核生物的DNA复制机器必须满足染色体的线性特性和复杂的三维结构,包括多个酶和蛋白质。

3. 基因只读基因只读是指通过读取基因组中的基因序列,进而达到生物高效功能表达和调节的过程。

真核生物基因组的序列阅读具有高度异质性,不同物种、不同个体之间存在大量的序列差异,这在一定程度上阻碍了对真核生物的功能研究。

二、真核生物的基因组功能分析真核生物的基因组分析主要包括以下几个方面。

1. 蛋白编码基因预测蛋白编码基因是真核生物基因组的重要组成部分,对真核生物的基因组进行蛋白编码基因预测,可以揭示其生物功能和进化机制。

目前,已经建立了多种基于序列、结构、相对位置等的蛋白编码基因预测算法与工具,如Glimmer、InterProScan、Pfam等。

2. 生物信息分析真核生物的基因组分析需要大量的计算资源和分析工具,这就需要借助生物信息学的手段来实现。

微生物学-第六章微生物的遗传

微生物学-第六章微生物的遗传

将待测样品与从老鼠肝脏抽提的酶混合在 一起适当保温后,用直径约2~3mm的圆形滤纸 片吸取待测样品,放置在含有鼠伤寒沙门氏细 菌组氨酸缺陷型突变株的基本培养基平板中央, 370C培养16~24小时。如有诱变作用,则在滤纸 片周围即可长出回复突变的菌落,由于试验纸 片的化学药剂向四周扩散而形成自然的浓度梯 度,故在浓度最高即离试验纸片近的地方,细 菌会全部被杀死,因而无菌落形成;而离试验 滤纸片较远的适宜地方形成回复突变的菌落最 多。
2,自发基因突变的分子基础
• (1)碱基的互变异构体形成不同碱基配 对
• (2)在DNA复制时短的DNA片断的插 入或缺失
• (3)随机插入基因组的转座因子
3,突变规律
• (1)非对称性(随机性) • (2)稀有性 • (3)规律性 • (4)独立性 • (5)遗传和回复性 • (6)可诱变性
等特性均与留在细胞外的蛋白质外壳完全相
同,这说明决定蛋白质外壳的遗传信息是在 DNA上。
二、RNA作为遗传物质
TMV拆分重建实验:分别提取TMV的蛋 白质和HR(TMV的变种)的RNA,通过重建 获得杂种病毒。TMV抗血清使杂种病毒失活, HR抗血清不能使杂种病毒失活,说明杂种病 毒的蛋白质外壳来自TMV;杂种病毒感染烟草 产生HR所特有的病斑,说明杂种病毒的感染 特性是由HR的RNA所决定;从病斑中再分离 得到的子代病毒的蛋白质外壳是HR蛋白质, 而不是TMV蛋白质。实验表明T2的遗传物质是 RNA。
B:抗性质粒(抗性因子、R因子、R质 粒): 包括抗药性和抗金属性两大类。
C:细菌素质粒 : (细菌素是细菌产生的一般只 能抑制或杀死种内不同亚种或菌株中敏感细菌 的特殊多肽类代谢产物。)如col质粒。
D:毒性质粒(致病质粒):质粒上具有编码 毒素的基因,如Ti质粒。

真核生物的遗传分析

真核生物的遗传分析

a +
+ n
a +
NPD
若两连锁基因在异臂上,则PD与NPD都由双交 换形成且机会相等,所以PD=NPD。但事实上 PD≠NPD故此情况不可能 ∴ nic和ade在同臂上 已知RF(0-nic)+ RF(nic-ade)=5.05%+ 5.2% RF(0-ade)=9.3% 即RF(0-nic)+ RF(nic-ade) ≠ RF(0-ade) 原因:着丝粒和ade间发生过双交换,但在计算 RF (0-ade)时却没有计算在内,而在计算RF(0-nic)和 RF(nic-ade)时都各计算一次。

(3-6)四种排列方式:第一分裂产物中野生
型与突变型未发生分离,野生型和突变型
M2发生分离,称第二次分裂分离(second
division segregation)。
着丝粒与基因位点间发生非姊妹染色单
体交换,因此这四种子囊均为交换型子
囊。
非交换型、交换型子囊的形成
着丝点距离与着丝点作图

0 0 10 180 2 10 202
4 180 10 0 4 10 208
0 180 0 180 2 10 372


由上表可以看出202+208 ≠372,
低估的重组值= (202+208-372)/4000 ×100%=0.95%

RF(0-nic)+ RF(nic-ade) = RF(0-ade)+0.95%=9.3% +0.95%=10.25%
六种子囊孢子排列方式
六种子囊孢子排列方式
第一次分裂分离与第二次分裂分离

(1-2)两种排列方式:野生型lys+和突变型lys-在 M1彼 此分离,称第一次分裂分离(first division

遗传学_第二版_课后部分答案(4_8章)_

遗传学_第二版_课后部分答案(4_8章)_

3
0
2
2
90
0
180 180(0)
4
2
2
0
5
10
10
0(20)
5
2
0
2
90
180
0
180(0)
6
2
4
2
1
2
4
2 (4)
7
2
2
2
5
10
10
10(10)
202  c 44
a+ c
5
并发系数 = 0.9%/(10%×18%)= 0.5
+ b+
4
(1)a 与 b,b 与 c 之间的重组率是多少?
(2)并发系数是多少?
第五章 连锁遗传分析
12. Abc/aBC与abc/abc杂交,后代基因型如何? 双交换ABc/abC = 20%×30%=6% 单交换ABC/abc = 20%-6%=14% 单交换AbC/aBc = 30%-6%=24% 亲本型Abc/aBC = 1-24%-14%-6%
AA_aRR_r
AA_arrrr
A_rr
A_R_
aaR_
aarr
第四章 孟德尔式遗传分析
3. 果蝇中野生型眼色的色素的产生必需显性等位基因 A。第二个独立的显性 基因 P 使得色素呈紫色,但它处于隐性地位时眼色仍为红色。不产生色素 的个体的眼睛呈白色。两个纯系杂交,结果如下:
AAXpXp AaXPXp
白色
AaBb
表明遗传很有可能涉及有两对 基因之差。 假设: 1. 基因 A 控制白色,即基因型
118
F2 12白色 :
A_B_ A_bb

遗传学 第六章 真核生物遗传分析

遗传学 第六章 真核生物遗传分析

1、单一序列(unique sequence)
➢ 真核生物的大多数基因在单倍体基因 组中都是单拷贝的。
➢ 单一序列所占的比例在不同生物基因 组中变化较大:
原核生物中一般只含有非重复序列;
较低等的真核生物中大部分DNA也 是单拷贝的;
动物中将近50%DNA是中度或高度 重复的;
植物和两栖类生物中单拷贝DNA序 列降低,而中度和高度重复序列增加, 如玉米的重复序列在80%以上。
(2)卫星DNA (satellite DNA)
➢ 其碱基组成不同于其他部份,可用 等密度梯度离心法将其与主体 DNA 分开,因而称为卫星DNA 或 随体DNA。
➢ 各类卫星DNA都由不同的重复序 列家族构成。
➢ 重复单位串联排列。 ➢ 卫星 DNA约占人基因组 5~6%。
卫星DNA 根据长度可将其分为3类:
➢ 基因组(genome):一个物种单倍体的染色体数 目及其所携带的全部遗传信息。
基因组DNA测序结果表明基因组中不仅包含着整 套基因的编码序列,同时还包含着大量非编码序列, 这些序列同样包含着遗传指令(genetic instruction)。 因此,基因组(应该)是整套染色体所包含的 DNA分子以及DNA分子所携带的全部遗传指令。
➢ 可用遗传学方法区分每个染色单 体。
顺序四分子分析( ordered tetrad analysis)
顺序四分子遗传分析的特殊意义在于: (1) 能从四分子不同类型出现的相对频率分析基因间的连
锁关系; (2) 能计算标记基因与着丝点之间的重组值,进行着丝粒
作图; (3) 子囊中子囊孢子严格的对称性质,表明减数分裂是一
Co = DNA concentration t1/2 = time for half reaction

5真核生物的遗传分析

5真核生物的遗传分析

C/C0=1/2 时,也就是单链 50% 复
性时,则方程: C 1 1 1 因此, C0t 1 C0 2 1 kC0t k 2 如果基因组中每一种基因只有一个(单拷贝),那么基因组愈 大则基因组的复杂性愈大,复性速率愈小。C0t1/2与非重复序列 的基因组大小呈正比。
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基因组A的C0t 1
2
基因组B 的C0t 1
2 = 基因组A的核苷酸对数 基因组B的核苷酸对数
C0t1/2与基因组的大小成正比。其中poly(U)+poly(A),其kC0t1/2=1 对核苷酸,因而复性最快;MS2是RNA噬菌体。 不同生物基因组的C0t1/2不同,除了决定于基因组的大小之外,还 取决于每个基因的核苷酸序列的重复次数。重复次数愈少则复性 愈慢,C0t1/2的位置愈后。
真核生物的遗传分析
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5.1
真核生物的基因组
5.1.1 C值悖理(C值佯谬)
物种的C值(单倍体所含DNA量)及其进化复杂性之间没有严格的对应关系。
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单位:pg
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5.1.3.2 中度重复序列 重复单位平均长度约300bp,重复次数为10~102,如人的珠蛋白(血红蛋白) 基因,包含8个珠蛋白功能基因和3个珠蛋白假基因(中度重复序列),还有 一个近年发现的基因。 另一类重复序列的重复次数为
103~105 ,该序列常以回文序列
方式出现在基因组的许多位置上。 回文序列中间有的存在单拷贝序

遗传学_第二版_课后答案(1~8章)

遗传学_第二版_课后答案(1~8章)
Hfr a+ b+ str s × F - a - b - str r
40 20 10
MM + a + str
MM + b + str
MM + str
a+ b+ str r(10) a+ b+ str r(10) a - b+ str r(30) a + b- str r(10)
a+ b+ str r
第七章 细菌的遗传分析
6. 测验 5 个点突变(a-e)与下面拓扑图表示的 5 个缺失杂交产生野生型重组 的情况。(+ = 重组,0 = 没有重组)。结果列在表中。确定点突变的顺序。
缺 1 2 3 失 4 5来自ab c d e
0
+ 0 0 0
0
+ 0 + +
+
+ + 0 0
+
0 + 0 0
+
+ 0 0 + a c d e b
第六章 真核生物的遗传分析
• 第6题: • 含1号染色体的克隆B、D不同时有任何酶活性; • 含2号染色体的克隆A、D都有II、IV酶活,而不含 该染色体的克隆都不具有这两个酶的活性,表明 这两个基因定位于2号染色体; • 3号染色体不含上述基因; • 因此只能判断II、IV两个基因定位于2号染色体.
(30+10)/(30+10+10)= 80%
第七章 细菌的遗传分析
12. 大肠杆菌 Hfr gal + lac +(A)与 F — gal — lac —(B)杂交,A 向 B 转移 gal + 比较早而且频率高,但是转移 lac + 迟而且频率低。菌株 B 的 gal + 重组子仍 旧是 F — 。从菌株 A 可以分离出一个突变体称为菌株 C ,菌株 C 向 B 转移 lac +早而且频率高,但不转移 gal + 。在 C × B 的杂交中,B 菌株的 lac + 重 组子一般是 F+ 。问菌株 C 的性质是什么?试设计一个实验分离这个菌株。
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(1)单拷贝序列(unique sequence)
在基因组中只 有1个拷贝或2~3个 拷贝。真核生物的 大多数基因在单倍 体中都是单拷贝的。
(2)中度重复序列(moderately repetitive sequence)
中度重复序列中 的重复单位平均长 度约为300bp,重复 次数为10~102,如人 的珠蛋白基因。
粒的重组率; ②子囊中子囊孢子的对称性,证明减数分裂是一个交
互过程; ③可以检验染色单体的交换是否存在干涉现象,还可
利用它来研究基因转变(gene conversion); ④证明双交换不仅可以包括4线中的两线,而且还可
果蝇
0.2
豌豆
28.0
蚕豆
4.0
玉米
Hale Waihona Puke 11.0酿酒酵母 0.026(C)
二、N值悖理 N值(N value):一个物种基因组的基因数目。 N值悖理(N value paradox):生物的基因数目与 生物在进化树上的位置不存在正相关,这种显现称 为N值悖理,或N值佯谬。
比如: 人的基因组(3300Mb)—25,000个左右的基因; 线虫基因组(97Mb)—19,000个基因; 果蝇基因组(常染色质部分120Mb)—13,600个基因; 啤酒酵母基因组(12Mb)—约6 000个基因; 水稻基因组(389Mb)—37,544
属于子囊菌(ascomycetes)的真菌,低等真核生 物。
四分子(tetrad):脉孢菌二倍体合子减数分裂形成 的4个单倍体子囊孢子, 称为四分子。它们以直线方式 排列在子囊中,又称为顺序四分子(ordered tetred)。
顺序四分子在遗传分析上的优越性: ①其着丝粒可作一个座位,用于计算某一基因与着丝
真核生物DNA复性动力学模式图
根据DNA复性动力学真核生物的基因组可以分为3 类: (1)单拷贝序列(unique sequence)亦称非重
复序列(nonrepetitive sequence) (2)中度重复序列(moderately repetitive
sequence) (3)高度重复序列(highly repetitive sequnece)
ATCG TAGC
40
序列复杂性x = 4 (bp)
若一个DNA分子长度为106bp,完全不含重复顺序, 则:序列复杂性x=106(bp)
2、DNA复性动力学 基因组内单一序列和重复序列的组成情况,可通过 DNA复性动力学研究来确定。 DNA复性:当变性DNA的两条互补链在除去变性因素后, 可以重新或部分恢复成双螺旋结构。 复性的必要条件:足够的盐浓度;
2、C值悖理
C值悖理(C value paradox):物种的C值及其 进化复杂性之间没有严格的对应关系,这种现 象称为C值悖理,或C值佯谬。
真核生物(2C)DNA的 含量(单位pg)
真核生物 DNA(2C)
两栖鲵
168.0
肺鱼
100.0
蝾螈
85.3
金线蛙
16.8

6.4

6.4
土耳其盘羊 5.7
对上式重排为:
dC kdt C2
对上式积分整理为:
C 1 C0 1 kC0t
这里C0是t=0 时DNA的初始浓度
这个公式表明:反应中单链DNA所占百分数(C/C0) 是DNA浓度(C0)同反应时间(t)乘积的函数,通常用 C0t来表示。
在一个特定的实验中,C0 是已知的,C是可以测定 的,如C/C0对C0t作图可以 得到C0t曲线。
杨在君
主要内容 ✓真核生物基因组 ✓真菌类的四分子分析与作图 ✓真核生物重组的分子机制 ✓基因转变及其分子机制 ✓体细胞交换与基因定位 ✓体细胞融合与基因定位 ✓真核生物基因的删除与扩增及重排
6.1 真核生物基因组
一、C值悖理 1、相关概念 基因组(genome):一个物种单倍体的染色体数 目及其所携带的全部基因。 C值(C value):一个物种基因组的DNA含量是 相对稳定的,通常称为该物种DNA的C值,即单 倍体所含DNA量。
三、真核生物基因组DNA序列的复杂度 1、序列复杂性(sequence complexity)
不同序列的总长度称为序列复杂性 或者说:DNA分子中不重复碱基的总量(用bp来
表示) 或者说:最长的没有重复序列的核苷酸对的数值
例如:
ATAT TATA
40 其总长为160bp,但不重复的碱基:AT
所以,序列复杂性x = 2 (bp)
温度适中(20-25℃) 复性过程缓慢:成核作用→拉链作用
当两条单链DNA接触时,如果某个区段可以互补配 对,就先形成一个双链核心区,然后扩展其互补配 对区段而复性形成双链。
dS DNA
k1 k2
2SS DNA
复性的速率(单链消失速度)可用下列公式表示:
dC kC2 dt
C为单链DNA的浓度;t为时间;k为重组速率常数。
卫星DNA 基因组DNA 卫星DNA
卫星DNA由重复单位5~10bp组成,有的长达 100bp,成串排列,重复次数105~107,一般位于 染色体的异染色区。
6.2 真菌类的四分子分析与作图
一、顺序四分子的遗传分析
研究材料:粗糙脉孢菌(Neuropspora crassa) 酵母菌(Saccharomy ces)
当C/C0=0.5 即复性反应完成一半时(t1/2)的C0t 值定义 为C0t1/2
C0t½的大小与DNA的复杂性的关系: ➢C0t½越大,表示复性速度越慢,DNA的分子量
越大; ➢在不存在重复序列的情况下,C0t½值与基因组的
大小成正比,也即与反应体系中的复杂度成 正比: X=K’C0t½; ➢在存在重复序列的情况下,C0t1/2并不因基因组的大 小而增减,而是与DNA序列的重复频率成反比
(3)高度重复序列(highly repetitive sequnece)
基因组中存在大量拷贝的序列,一般重复 次数在106以上。重复单元的长度为6~200bp, 如卫星DNA。无转录能力,但能复制,且复制 速度很快。
卫星DNA(Satellite DNA)
真核生物基因组重复程度最高的成分,由非 常短的串联多次重复DNA序列组成。一般占了基 因组的10%~30%。因为它的低复杂性,有时称 为简单序列DNA,又因为其不寻常的核苷酸组成, 它经常在氯化铯梯度离心中从整个基因组DNA中 分离成一个或多个“卫星”条带,也称为卫星 DNA。
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