遗传学 第十一章细胞质遗传复习总结

一、细胞质遗传的概念

细胞质遗传（cytoplasmic inheritance）：由细胞质基因所决定的遗传现象和遗传规律(又称非孟德尔遗传、母体遗传)

细胞质基因组：包括细胞器基因组（线粒体基因组、叶绿体基因组、中心粒基因组、膜体系基因组和动粒基因组）和非细胞器基因组（细胞共生体基因组和细胞质粒基因组）

二、细胞质遗传的特点

1、正反交结果不一样，杂种后代只表现母本的性状，呈现母系遗传

2、不遵循孟德尔遗传定律，杂交后代不出现一定的分离比

3、性状直接由细胞质基因控制，并通过细胞质遗传下去，即使连续回交，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；

4、细胞质基因只存在于细胞质的某些成分中，不能在染色体上定位。

5、由细胞质中的附加体或共生体决定的性状往往可传递给其它细胞。

三、叶绿体遗传

1、表现

A．紫茉莉花斑性状类是由于叶绿体前体质体变异产生白色体，导致植物细胞呈现白色。同时含有白色体和叶绿体的卵细胞受精会发育成花斑植株（同时有绿色、白色和花斑枝条）。而只含叶绿体或者白色体的卵细胞受精就会只能对应发育成绿色植株或者白色植株。B．玉米条纹（白色）叶也是由于叶绿体的变异造成，服从与紫茉莉花斑性状类似的遗传特性，只是玉米七号染色体上的白色条纹基因（ij）纯合时ij核基因使胞质内质体突变为白色，且一旦变异就以细胞质遗传的方式稳定遗传。

2、分子基础

A．叶绿体DNA的分子特点

①.ct DNA与细菌DNA相似，裸露的DNA；

②.闭合双链环状结构；

③.多拷贝：高等植物每个叶绿体中有30－60个DNA，整个细胞约有几千个DNA分子；藻类中，叶绿体中有几十至上百个DNA分子，整个细胞中约有上千个DNA分子。

④.单细胞藻类中GC含量较核DNA小，高等植物差异不明显；

⑤.一般藻类ctDNA的浮力密度轻于核DNA，而高等植物两者的差异较小。

B．叶绿体基因组的构成：

a．低等植物的叶绿体基因组：

⑴ct DNA仅能编码叶绿体本身结构和组成的一部分物质；

⑵特性：与抗药性、温度敏感性和某些营养缺陷有关。

b．高等植物的叶绿体基因组：

①.多数高等植物的ctDNA大约为150kbp：烟草ctDNA为155844bp、水稻ctDNA为134525bp。

②.ctDNA能编码126个蛋白质：12%序列是专为叶绿体的组成进行编码；

③.叶绿体的半自主性：有一套完整的复制、转录和翻译系统，但功能有限需要与核基因组紧密联系。

C．叶绿体内遗传信息的复制、转录和翻译系统:

1.ctDNA与核DNA复制相互独立，但都是半保留复制方式；

2.叶绿体核糖体为70S、而细胞质中核糖体为80S；

3.叶绿体中核糖体的rRNA碱基成分与细胞质和原核生物中rRNA不同；

4.叶绿体中蛋白质合成需要的20种氨基酸载体tRNA分别由核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10多种氨基酸为ctDNA所编码。

四、线粒体遗传

1、表现

红色面包霉缓慢生长突变型属于线粒体遗传

酵母正常个体表现为大菌落，少数表现小菌落，其表现为细胞质遗传，菌落变小推测为线粒体基因组中细胞色素氧化相关基因的变异造成

2、分子基础

A.线粒体DNA分子特点：

●形状: 构型复杂、有开环、共价闭环、超螺旋、直线型等形式。

●基因组结构

表现出极复杂的变化

主要原因是重组使线粒体基因组的组织结构变得非常复杂

mtDNA(如人类的线粒体)与核DNA的区别：

⑴. mt DNA无重复序列；

⑵. mt DNA 的浮力密度比较低；

⑶. mt DNA的G、C含量比A、T少；

⑷. mt DNA两条单链的密度不同，分别为重链(H)和轻链(L)；

⑸. mt DNA非常小，仅为核DNA十万分之一。

B.线粒体遗传信息的复制、转录和翻译系统：

①.复制方式为半保留复制，由线粒体DNA聚合酶完成。

②.有自身的核糖体，且不同的生物差异大

③.线粒体的密码子与核基因密码子有差异：

④.半自主性的细胞器

五、共生体的遗传

共生体（symbionts）：不是细胞生存所必需的组成部分，仅以某种共生的形式存在于某些生物的细胞中的一种细胞质颗粒。

共生体能够自我复制，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。

例子：草履虫的卡巴粒

草履虫(Paramecium aurelia)是一种常见的原生动物，种类很多。能够进行无性生殖（有丝分裂）、有性生殖（杂交，短时间交换一个小核，长时间交换一个小核同时交换细胞质）和自受精生殖（自交）

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。

放毒型：带有K基因和卡巴(Kappa)粒（游离于细胞质内，直径0.2~0.8μ），才能稳定分泌出一种毒素(草履虫素)，没有K基因卡巴粒将无法存在下去。

敏感型：有K或k基因，而无卡巴粒，则不产生草履虫素，并对草履虫毒素敏感。

六、质粒的遗传

质粒（plasmid）：广义上泛指染色体外一切能进行自主复制的遗传单位，包括共生生物、真核生物的细胞器和细菌染色体以外的单纯DNA分子。狭义仅指细菌、酵母和放线菌等生物中染色体以外的单纯DNA分子。

质粒几乎存在于每一种细菌细胞中，细菌质粒都是共价闭合的双链DNA，能够自主复制。附加体（episome）：能够独立存在于细胞中又能整合到染色体上的质粒

举例：

F因子