第八章核外遗传.ppt
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1、核外遗传的性质与特点 细胞内敏感性物质的遗传 母体影响 线粒体遗传及其分子基础 叶绿体遗传及其分子基础 核外遗传与植物雄性不育,主 要 内 容,第一节 核外遗传的性质与特点,核外遗传的概念 紫茉莉的遗传 真菌异核体实验 核外遗传的特性,一、核外遗传的概念,“细胞核遗传”:由核基因决定的遗传方式。 “核外遗传”:生物的某些遗传现象决定于或部分决定于细胞核以外的一些遗传物质,这种遗传称为“核外遗传”或“非染色体遗传” 。,二、紫茉莉的遗传,紫茉莉花斑枝条的遗传:1909年,德植物学家Correns(柯伦斯),首先报导了植物质体的遗传现象。,紫茉莉花斑枝条的遗传,白色,绿色,花斑,紫茉莉花斑品系杂交
2、试验的结果,比例在每朵花中不同,紫茉莉花斑枝条遗传的特点,正反交结果不表现经典的遗传学规律; 杂交子代的颜色子代表型与父本无关,而与母本表型一样。,原因:雌雄配子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。,母本的细胞质,解 释,控制性状的基因位于细胞质中,杂交后所形成的合子其细胞质几乎全来自于雌性配子,因此杂交后代的性状决定于母本。,三、真菌异核体实验-粗糙脉孢菌缓慢生长突变型(poky)的遗传,异核体:不同类型的核处在混合的细胞质中。,两种细胞核分别出现在不同的分生孢子中,而细胞质已经混合。,poky型 小菌落,解 释,核外基因是控制poky小菌落性状的遗传因
3、子,这种遗传因子通过异核体的细胞质传递给它的无性分生孢子。,四、核外遗传的特性,第二节 细胞内敏感性物质的遗传,草履虫放毒型的遗传 果蝇的感染性遗传,一、草履虫放毒型的遗传,草履虫的生活史 草履虫放毒型的遗传,1、草履虫的生活史,具有2个小核(生殖核,2n)+1个大核(营养核) 有2种生殖方式: 无性生殖:细胞直接分裂形成两个个体。 有性生殖:接合生殖、自体受精,有丝分裂变为2个小核,接合生殖,n,n,n,6. 两个个体分开, 接合完成;二小核变成二大核, 小核再有丝分裂一次,2亲本分为4个个体。,Aa,短暂接合和长久接合,短暂接合:小核交换,细胞质不交换,虫体分开,各形成一个2n核; 长久接
4、合:小核和细胞质均交换,虫体分开,各形成一个2n核。,草履虫的自体受精,2、草履虫放毒型的遗传,放毒型:产生草履虫毒素,能杀死其他品系(杀伤者); 敏感型:可被毒素杀死的品系。,为什么放毒型的草履虫能产生毒素呢?,有2个因素决定:,K基因:显性,存在于细胞核。 卡巴粒(Kappa):存在于细胞质中的特殊颗粒,含DNA、RNA、蛋白质(类似细菌,为细胞内共生体),能自我复制。,卡巴粒,只交换核,未交换细胞质。,杀伤者,敏感者,交换细胞质,卡巴粒,细胞核基因和细胞质基因的关系,卡巴粒(粒),外包双层膜、直径为0.20.4m的小颗粒,含DNA、RNA和酶。 卡巴粒的rRNA能与E. coli DNA
5、杂交,但不能与草履虫的DNA杂交。 认为卡巴粒是一种共生型的具有螺旋结构的放毒型细菌。 其它放毒性颗粒:粒、粒、粒。,二、果蝇的感染性遗传,果蝇对CO2的敏感性的遗传 果蝇“性比(SR)失常”,1、果蝇对CO2敏感性的遗传,大多数品系果蝇:对CO2具有抗性,用一定量的CO2麻醉后能完全恢复。 敏感型品系:用CO2处理后不能恢复原状,通过雌体遗传。 机制:细胞质具有一种病毒样颗粒(sigma),通过卵遗传下去。 实验:把引入或是将敏感果蝇的提取物注射到有抗性的果蝇中,均会诱导出敏感性。,2、果蝇的“性比(sex ratio,SR)失常”,“性比失常”:果蝇某些品系中雄性比例极低,甚至缺失。 “性
6、比雌蝇”:能产生大量雌性后代的雌蝇。这种特性遗传给雌性后代。 由于雄性胚胎在发育早期死亡而造成的 机制:由细胞质中螺旋体(spirochete)引起的。 Sigma颗粒、螺旋体的存在取决于相应的核基因,第三节 母体影响,母体影响概念 母体影响类型,一、母体影响,概念:正反交的结果不同,子代表型受到母本基因型的影响而和母本的表型一样的现象。,二、母体影响的类型,短暂的母体影响 持久的母体影响,1、短暂的母体影响,只影响子代个体的幼龄期。 欧州麦蛾体色的遗传 野生型A 产生犬尿氨酸,幼虫皮肤有色,成虫复眼深褐色。 突变型a 不产生犬尿氨酸,幼虫皮肤无色,成虫复眼红色。,(能合成犬尿氨酸),麦粉蛾的
7、色素遗传中的母体影响,是短暂的,只影响子代的幼龄期。,结果同一般测交,无色,2、持久的母体影响,椎实螺的外壳,(D),(d),椎实螺外壳旋向的遗传,母体中核基因D的产物积累在卵母细胞的细胞质中,使F2中的dd个体也表现右旋.,母体影响,椎实螺外壳旋向的遗传,表型不受自身基因型决定,延迟遗传,第四节 线粒体遗传及其分子基础,酵母小菌落的遗传 线粒体基因组,一、酵母菌小菌落的遗传,酵母菌的生活史 酵母菌小菌落的遗传,1 酵母菌的生活史,啤酒酵母:单双倍体型; 有性与无性两种繁殖方式。,2. 酵母菌小菌落的遗传,酵母菌,大菌落,小菌落,1-2%,大菌落,小菌落,1-2%,小菌落,缺少细胞色素a,b和
8、细胞色素c氧化酶呼吸缺陷突变株,都为正常型菌落,解 释,小菌落的形成:线粒体DNA的遗传变异。 小菌落与正常的酵母杂交:细胞质融合,线粒体均复制,并随机分配到子囊孢子中,每个子囊菌都获得正常的线粒体,小菌落消失。,二、线粒体基因组,线粒体基因组的一般性质 线粒体DNA的组成和蛋白质合成 人类的线粒体基因病,(一) 线粒体基因组的一般性质,1962年,由KIS等发现线粒体(mitochondrion)内有DNA(mtDNA),与核内DNA明显不同 环状(线状)、裸露,不同生物线粒体DNA的比较,mt-DNA,半保留复制,多种复制方式:型、D-环型、型 同一细胞内可进行不同的复制模式,在体细胞(分
9、裂/静止)内mtDNA的合成活跃。在一个细胞周期中有的mtDNA复制几次、有的则不复制。mtDNA的合成调节与核DNA的合成调节是独立的,但mtDNA复制所需的酶是由核基因编码的。 半自主性,E.coli,一个复制起点 双向复制,以引物的3-OH为起点,以亲代链作为模板合成新链,E.Coli染色体DNA复制,哺乳动物小鼠线粒体的复制:D-环型,线粒体两条链密度不同:H和L链. 重链H的复制点先开始复制,53合成新的轻链L,亲代L链被搁置起来而产生D形环,轻链继续复制使D形状的体积增大,当取代环达mtDNA的2/3时L链上的复制点开始复制新H链,故在这两条链的复制中存在着“不对称性”:一条先复制
10、,一条后复制,且复制是单向进行的。,H,L,(D-loop),切开一条亲代链,以该切口上的3-OH为起点,以另一链为模板合成新链,复制(滚环复制),线粒体的半自主性,含mt-DNA、mt-tRNA、mt-rRNA、核糖体及有关的酶,能进行复制、转录、翻译、基因重组具有自主性(半自主性) 其内的蛋白质大部分由核基因编码,酵母中几种主要的线粒体酶复合物的生物合成,(二) 线粒体DNA的组成和蛋白质的合成,哺乳动物线粒体基因组:无内含子,有些基因编码是重叠的。 酵母线粒体基因组:基因内有大段非编码序列,有内含子。 植物线粒体基因组: 200kb2 500kb ,随着植物种类的不同而不同 ,大而复杂。
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