第十一部分细胞质遗传教学课件.ppt
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1、,第十一章 细胞质遗传,细胞共生体基因组(symbiont DNA) 细菌质粒基因组(plasmid DNA),第一节 细胞质遗传的概念和特点,1. 核遗传:染色体基因组所控制的遗传现象和遗传规律。 2. 细胞质遗传: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。,在受精过程中, 卵细胞不仅为子 代提供其核基因, 也为子代提供 其全部或绝大部 分细胞质基因; 而精子则仅能为子代提供其核基因,不能或极少能为子代提供细胞质基因。因此,一切受细胞质基因所决定的性状,其遗传信息只能通过卵细胞传递给子代,而不能通过精子遗传给子代。,细胞质遗传的特点: 1. 正交和反交的遗传表现不
2、同;F1通 常只表现母本的性状; 2. 遗传方式是非孟德尔式的;杂交后 代一般不表现一定比例的分离; 3. 通过连续回交能将母本的核基因几 乎全部置换掉,但母本的细胞质基 因及其所控制的性状仍不消失; 4. 由附加体或共生体决定的性状,其 表现往往类似病毒的转导或感染。,第二节 母性影响 在核遗传中,正交及反交的子代表型通常是一样的。但有时正反交的结果并不相同,子代的表型受到母本基因型的影响。这种由于母本基因型的影响,而使子代表现母本基因型所决定的性状的现象叫做母性影响,又叫前定作用 母性影响的表现与细胞质遗传相似,但不是由于细胞质基因组所决定的,而是由于核基因的产物在卵细胞中积累所决定的,不
3、属于细胞质遗传的范畴。 母性影响有两种:一种是短暂的,只影响子代个体的幼龄期;一种是持久的,影响子代个体终身,一、欧洲麦蛾色素的遗传 欧洲麦蛾野生型幼虫的皮中含有色素,成虫复眼为深褐色。现已鉴定这种色素是由犬尿氨酸所形成的,由一对 基因(Aa) 控制,图 欧洲麦蛾色素(眼色和皮色)的母性影响,二、椎实螺外壳旋转方向的遗传 由一对基因控制右旋(S+)对左旋(S)为显性 母本基因型 卵细胞状态 后代表现型 F3出现3:1分离, 故又叫做 延迟遗传,为什么会出现这种遗传现象呢? 研究发现椎实螺外壳旋转方向是由受精卵第一次和第二次分裂时的纺锤体分裂方向所决定的。 受精卵纺锤体向中 线的右侧分裂 时为右
4、旋,向 中线的左侧分 裂时为左旋。 纺锤体的这种 分裂行为是由 受精前的母体 基因型决定的。,第三节 叶绿体遗传 一、叶绿体遗传的表现 1、紫茉莉花斑性状的遗传 早在1908年,孟德尔定律的重新发现者之一Correns就曾报道过不符合孟德尔定律的遗传现象。他发现紫茉莉中有一种花斑植株,着生纯绿色、白色和花斑三种枝条。,紫茉莉花斑性状的遗传 接受花粉枝条 提供花粉枝条 杂种植株表现 白 色 白 色 白 色 绿 色 白 色 花 斑 白 色 绿 色 白 色 绿 色 绿 色 绿 色 花 斑 绿 色 花 斑 白 色 白色、绿色、花斑 绿 色 白色、绿色、花斑 花 斑 白色、绿色、花斑,图 紫茉莉花斑的叶
5、绿体遗传模型 结论:植物的这种花斑现象是叶绿体的前体质体变异造成的,2、玉米叶片埃形条纹的遗传 1943年,Rhoades报道玉米的 第7染色体上有一个控制白色 条纹的基因(ij) P IjIj ijij 绿色 条纹 F1 Ijij 全部绿色 F2 IjIj Ijij ijij 3 绿1 白条,P ijij IjIj 条纹 绿色 F1 Ijij Ijij Ijij 绿 条 白 条 Ijij IjIj绿 IjIj IjIj IjIj Ijij Ijij Ijij 绿 条 白 绿 条 白 因此认为,隐性核基因ij引起了叶绿体的变异,便呈现条纹或白色性状。变异一经发生,便能以细胞质遗传的方式稳定传递
6、,二、叶绿体基因组 ctDNA是裸露的环状双链分子,120kb-217kb。大多数植物的叶绿体DNA有一个共同的特征,即含有两个反向重复序列(inverted repeat,IR) ;在CsCl中的浮力密度因物种而异,但都与核DNA有不同程度的差异,叶绿体,(一)结构,Ct DNA的基因组成,高等植物中每个叶绿体内含有30-60个拷贝,而某些藻类中每个叶绿体内约有100个拷贝。 大多数植物中,每个细胞内含有几千个拷贝。单细胞的鞭毛藻中约含有15个叶绿体,每个叶绿体内约有40个拷贝,一个个体中约含600个拷贝。,目前,一些植物的ct DNA的全部碱基序列已 被测出来,多数植物 的ctDNA大小约
7、为150 kb。 烟草的ctDNA为 155844bp,水稻的ctDNA为134525bp。 每个ctDNA大约能编码120个蛋白质。 ctDNA序列中的12%专门为叶绿体的组成 编码。 叶绿体内有遗传信息的复制、转录和翻 译系统,有核糖体(70S)和各种RNA 。,水稻,叶绿体基因组,Ct DNA基因组成有以下特点:,(1)基因组由两个IR和一个 SSC及一个 LS (2)IRA和IRB,编码相同,方向相反。 (3)ctDNA启动子和原核生物的相似,基因产生单顺反子或多顺反子的mRNA; (4)不同ctDNA基因组成和数目几乎是相同的,产物多为类囊体的成分或和氧化还原反应有关; (5)其tR
8、NA基因中有内含子,有的位于D环上, 此和原核及真核生物核tRNA都不相同; (6)所有叶绿体基因转录的mRNA都由叶绿体核糖体翻译。,第四节 线粒体遗传 一、线粒体遗传的表现 1、红色面包霉迟缓 突变型的遗传 对生长迟缓的突变型 生化分析,发现在幼 嫩培养阶段不含细胞 色素氧化酶a,b,这种 酶在线粒体内,且观察 其线粒体结构不正常, 所以推测有关的基因 存在于线粒体中。,2、酵母小菌落的遗传 (1)细胞质小菌落中,线粒体 中负责ATP合成的电子呼吸 链已失去功能 (2)正常线粒体中有自己独特 的蛋白质合成装置,细胞 质小菌落没有,因而没有 蛋白质合成 (3)mtDNA的结构、组成均有 较大
9、的改变 因此推断这种小菌落的变异与线粒体的基因组变异有关。,正常线粒体 小菌落线粒体,二、线粒体基因组 mtDNA是裸露的双链分子,一般为闭合环状结构,但也有线性的。 mtDNA与核DNA有明显的不同: (1)mtDNA与原核生物DNA一样,没有重复序列;(2) mtDNA的浮力密度比较低; (3)mtDNA的碱基成分中G、C的含量比A、T少;(4)mtDNA的两条单链的密度不同,一条称为重链(H链),另一条称为轻链(L链); (5)mtDNA单个拷贝非常小,与核DNA相比仅仅是后者的十万分之一。,线粒体中含有多个mtDNA拷贝。 酵母约含100个拷贝。 哺乳动物的每个细胞中 含1000100
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