复旦大学遗传学讲稿

复旦大学遗传学讲稿（一）沧海月明 发表于2006-2-24 22:02:00词学传异键传关遗遗变第一章 绪论Geneticsheredity variation%1. 遗传学的研究特点1. 在生物的个体，细胞，和基因层次上研究遗传信息的结构，传递和表达。 2遗传信息的传递包括世代的传递和个体间的传递。3. 通过个体杂交和人工的方式研究基因的功能。“遗传学”定义遗传学是研究生物的遗传与变异规律的一门生物学分支科学。遗传学是研究基因结构，信息传递，表达和调控的一门生物学分支科学 遗 传 heredity生物性状或信息世代传递的现象。 同一物种只能繁育出同种的生物 同一家族的生物在性状上有类同现象 变异 variation生物性状在世代传递过程中出现的斧异现象。生物的子代与亲代存在差别。 生物的子代之间存在差别。遗传与变异的关系遗传与变异是生物生存与进化的基木因素。遗传维持了生命的延续。没 冇遗传就没冇生命的存在，没冇遗传就没冇相对稳定的物 种。变异使得生物物种推陈出新，层出不穷。没有变异，就没有物种的形成，没有变 异，就没有物种的进化，遗传与变异相辅相成，共同作用，使得生物生生不息, 造就了形形色色的生物界。%1. 遗传学的发展历史1865年Mendel发现遗传学基木定律。建立了颗粒式遗传的机制。1910年Morgan建立基因在染色体上的关系。1944年Avery证明DNA是遗传物质。1951 年 Watson 和 Crick 的 DNA 构型。1961年Crick遗传密码的发现。1975年以后的基因工程的发展。%1. 遗传学的研究分支1. 从遗传学研究的内容划分进化遗传学研究主物进化过程中遗传学机制与作用的遗传学分支科学生物进化的机制突变和选择有害突变淘汰和保留有利突变 保留与丢失中立突变DNA多态性发育遗传学 研究基因的时间，空间，剂量的表达在生物发育中的作用分支遗传 学。特征：基因的对细胞周期分裂和分化的作用。应用重点干细胞的基因作用。转基因动物 克隆动物免疫遗传学研究基因在免疫系统中的作用的遗传学分支。重点不是研究免疫应答的过程，而是研究基因在抗体和抗原形成和改变中的作用。2. 从遗传学研究的层次划分群体遗传学研究基因频率的改变的遗传学分支。群体遗传学基因结构和基因率的改变例题群体中存在一个隐性有害基因，基因频率是万分之一。如果实行优生政策，不准该个体结婚或生育。基因率降低到十万分Z时，需要多少代？ 细胞遗传学研究生物在细胞水平的遗传结构和功能的遗传学分支学科。重点：染色体结构合数目的变化与生物表型的关系。进展：细胞表面抗原的形成和改变，细胞信号传导过程中基因的作用。目前的实验：细胞表达系统。例如：无籽西瓜的染色体组成.普通西瓜2n = 22诱变成功的4倍体作母本 X 2倍体父本杂交，获得3倍体西瓜，在形 成生殖细胞吋，不能正常减数分裂，所以成为无籽西瓜。分子遗传学研究生物基因组结构和功能的遗传学分支学科。基因工程生物制药分子生物学技术3. 从遗传学研究的对象划分微生物遗传学 以微生物为研究对象的遗传学分支。重点研究病毒，细菌，真菌的基因结构，基因功能。基因工程的载体，受体等人类遗传学研究人类遗传和变异规律的分支科学。人类性状的遗传分析遗传病的分布和发生机理遗传病的诊断基因治疗遗传学疾病人类3千多种，涉及上万个基因。染色体疾病 基因突变疾病，线粒体疾病，孟徳尔遗传病，多基因遗传病. 1930年色盲基因第一个定位，1974年kappa轻链缺乏症基因第一个克隆。目前 已定位孟德尔遗传病基因1600多，克隆了其中的940多种 肿瘤抑制基因(antioncogene)Rb del 13ql427 个 exon, 12 个 intron视网膜母细胞瘤克隆的概念与类型%1. 克隆1. Clone源于希腊文klon,嫩枝的意思，是指从树上取下嫩枝，栽在地上以成 另一棵树。是细胞、植物、动物或人的精确的遗传复制。名词，一群貝有相同基因型的微生物。2. 哺乳动物细胞克隆技术，又称哺乳动物的核移植或无性繁殖技术；它是通过 特殊的人工手段(显微操作，电融合等)对哺乳动物特定发育阶段的核供体(胚 胎分裂球或体细胞核)，及相应的核受体(去核的受精卵或成熟的卵母细胞)不 经过冇性繁殖过程，进行体外重构并通过重构胚的胚胎移植，从而达到扩繁同基 因型哺乳动物种群的目的。3. 克隆技术存在的问题动物克隆技术虽然取得了一定的进展，但该技术目前还很不完善。存活率低是当 今核移植技术的最大缺陷。克隆羊的端粒较同年羊短。可能会减少寿命。基因组卬记现象在哺乳动物的发育中普遍存在，基因组卬记与动物克隆技术的成 功及不足冇何关系值得深入研究。核移植过程中产牛的个体突变频率高。第二章基因的概念和结构第一节孟德尔遗传分析关键词：显性 dominant 隐性 recessive基因型 genotype 表型 phenotype分离定律 law of segragation口 由组合定律 Ibw of independent assortment复等位基因(multiple gene)顺反子(cistron)超基因(super gene)假基因(pseudo gene)可动基因(mobile gene)染色体外基因复等位基因(multiple gene)连锁 (linkage)交换 (crossing over)重组 (rccomb in ati on)插入序列转座子inserted sequence, IS transposon, Tn-.分离定律实验：P :红花X白屁基因型CCCC配 了CCF1代红花基因型Cc配子C, cF2代红花白花基因型CC, CcCC比例3:1分离定律杂合体的一对等位基因在形成配子吋互相不影响地分到雌雄配子中去的规 律。基础概念杂合体(heterozygote):基因座上两个不同的等位基因的个体。纯合体(homozygote):基因座上两个相同的等位基因的个体。冋交(back cross):杂交的子一代与亲代的交配形式。测交(test cross):杂合个体与纯合隐性个体的交配形式。性状(character):生物的形态，结构，生理功能过程的特征。显性(dominant):杂合子生物表现岀来的性状隐性(recessive):杂合子生物被掩盖的性状。等位基因(all订e)：同源染色体上相对位置上的决定同种性状的基因。 表型(phenotype):生物个体形成的性状表现。基因型(genotype):生物个体的基因组成 孟徳尔假设1遗传性状由遗传因子决定。2. 遗传因子是成对存在得。3. 生殖细胞中具有成对因子中的一个。4. 每对因了分别來口雌雄亲代的生殖细胞。5形成生殖细胞时，成对因子相互分离。6. 生殖细胞的结合是随机的。7. 遗传因子有显隐性之分。孟徳尔分离比实现的条件1. 杂合体的两种配子在形成配子时数口是相等的。2. 两种配子结合是随机的。3. 了二代基因型个体存活率是和等的。4. 显性是完全的。二孟徳尔自由组合定律实验：黄，满X绿，皱基因型YYRRyyrr配子YRyrF1代黄满基因型YyRr配子YRYryRyrF2代黄满黄皱绿满绿皱基因型Y_R_ Y_rryyR_ yyrr表型比：9:33:1孟德尔自由组合定律两对非同源色休上的非等位基因在形成配子时，各自独立地分开和组合，形成四 种基因型的配了。在杂交时四种配了随机结合，形成四种表型，9种基因型的群 体。多对非等位基因分析例题： AABBCC X aabbcc子一代自交，子二代中，表型为A-B-C-的比例是多 少？1. 子一代自交，子二代中，基因型为AaBbCc的比例是多少？2. 子一代自交，子二代中，杂合体的比例是多少？一个基因决定了一个性状。一个性状并不一定由一个基因所决定。事实 上，很多性状由一系列基因所决定。当考察性状的遗传方式时，是以在其它基因 相同的条件下，仅仅列出了差别的基因。例题一对表型正常的夫妇生有一个有病的孩子和一个表型正常的孩子。1. 再生一个是有病孩了的机会是多少。2. 如果表型正常儿子与一个另一个同样类型的表型正常女子结婚，生冇病子女的 机会是多少。如果一个表型正常，等位基因是杂合的男子与一个纯合隐性基因的病女子结婚， 生有5个孩子，其中无病子女的机会是多少，3病2正常的机会是多少。孟德尔分离定律的普遍性适用于单基因遗传性状的分析例如：人类的口化病；RFLP(DMA限制性内切酶片段长度多态性。)RcoR V酶切 人体基因组DNA,与苯丙氨酸疑化酶基因探针杂交，获得30kb和2 5kb的两种类型，父母是正常表型，两个孩了一个是表型正常30kb/25kb朵合体 一个是冇病个体，25kb/25kb纯合体，推测，25kb可能与冇病基因连锁。孟德尔定律数据的统计处理适合度测验(goodness of fit)实验实际比数与理论比数适合的程度。 卡平方测验适合度 孟徳尔定律的适用范围并显性：当一对等位基因杂合时，两个基因所控制的性状同时表达的现象。外显率一带有显性基因个体表现出所控制的性状的实际数与理论数之比。第二节连锁遗传分析F1杂合子形成配子时，两对基因有保持亲代原來组合的倾向，并且这种倾向 与显隐性无关。摩尔根的试验摩尔根根据大量实验结果，提出连锁交换定律，即遗传的第三定律：处在同一染色体上的两个或两个以上基因遗传时，联合在一起的频率犬于重 新组合的频率连锁(linkage):同一亲本的基因趋向于联合交换(crossing over):同一亲本的基因相互分开，重新组合重组(recombination):由于同源染色体上的不同等位基因间的重新组合, 产生不同于亲木的类型 重组频率 recombineition frequency, RF 重组频率的计算： 重组频率(RF):重组型数目/(亲本型数目+重组型数目) 1%重组值为一个单位，称一个厘摩，记作1个CM。基因在染色体上的距离以重组值为根据，画岀的基因距离图称遗传学图(genetic meip) o三点测交(three point tcss cross)关于连锁和交换的儿个实例用 RFLP 做 Arabidopsis 遗传图：X两个亲木分别用不同限制性内切酶做酶切，并分别用探针A (蓝色)和探针 B (绿色)做Southern杂交。若两种RFLP fl由分离，F2代中亲木型和重组型出现频率相同(Caso I)； 否则，若二者紧密连锁，重组型出现频率将大大小于亲本型出现频率(Case 11) 根据重组频率可以计算遗传标记RFLP间的图距。应用连锁遗传分析做疾病九 的产前基因诊断B地中海贫血是一种常见的遗传疾病，重症型往往造成死亡。可通过产前 诊断预防患儿的出生。利用几种限制酶对几个地中海贫血家系的患者及其父母进 行RFLP分析。根据所得结果，可选用特定的探针和限制性内切酶对胎儿做产前 基因分析。家系分析用限