非孟德尔遗传课件.ppt

第十章第十章    非孟德尔遗传非孟德尔遗传第一节第一节    非孟德尔遗传现象非孟德尔遗传现象         细胞核内染色体上的基因控制的性状，按照细胞核内染色体上的基因控制的性状，按照孟德尔定律传递，正交和反交的结果是一致的（伴孟德尔定律传递，正交和反交的结果是一致的（伴性遗传现象除外），称为孟德尔式遗传研究发现，性遗传现象除外），称为孟德尔式遗传研究发现，有很多性状的遗传方式不服从孟德尔定律，称为非有很多性状的遗传方式不服从孟德尔定律，称为非孟德尔式遗传孟德尔式遗传     □ 母体效应母体效应——又称为母体影响，是一种由母体又称为母体影响，是一种由母体的基因型决定后代表型的现象，造成遗传方式的改的基因型决定后代表型的现象，造成遗传方式的改变1       □  剂量补偿效应剂量补偿效应——哺乳动物雌性个体的两哺乳动物雌性个体的两条染色体有一条失活，以保持雌雄个体基因产条染色体有一条失活，以保持雌雄个体基因产物的剂量平衡染色体的失活会导致染色体上物的剂量平衡染色体的失活会导致染色体上的基因所决定的性状传递方式的改变的基因所决定的性状传递方式的改变       □  基因组印迹基因组印迹——基因表达时发生可遗传的基因表达时发生可遗传的变化，造成基因产物的改变，最终导致表型的变化，造成基因产物的改变，最终导致表型的改变，这种变异的遗传不符合孟德尔定律。

改变，这种变异的遗传不符合孟德尔定律       □  核外遗传核外遗传——细胞质中的细胞器（线粒体、细胞质中的细胞器（线粒体、叶绿体等）也含有基因，这些基因控制的性状叶绿体等）也含有基因，这些基因控制的性状也不按孟德尔式遗传也不按孟德尔式遗传2第二节第二节        母体效应母体效应      一、椎实螺外壳旋转方向的遗传一、椎实螺外壳旋转方向的遗传     □ 椎实螺雌雄同体（精子和卵细胞都带有椎实螺雌雄同体（精子和卵细胞都带有相同的核基因），一般进行异体授精，单相同的核基因），一般进行异体授精，单独饲养时可进行自体授精椎实螺外壳的独饲养时可进行自体授精椎实螺外壳的旋转方向有右旋和左旋之分，拿一个螺壳旋转方向有右旋和左旋之分，拿一个螺壳的开口对准自己，开口在你右边的就是右的开口对准自己，开口在你右边的就是右旋，开口在你左边的就是左旋旋，开口在你左边的就是左旋                   □ 外壳的旋转方向由一对基因控制，右旋外壳的旋转方向由一对基因控制，右旋（（D）对左旋（）对左旋（d）为显性子代外壳的旋）为显性子代外壳的旋转方向由其母亲的基因型决定，而与父亲转方向由其母亲的基因型决定，而与父亲及它自己的基因型无关。

及它自己的基因型无关3椎实螺的外壳椎实螺的外壳4椎实螺外壳旋转方向的遗传椎实螺外壳旋转方向的遗传5    □   杂交试验的结果杂交试验的结果   正交组正交组  右旋（右旋（D/D））♀×左旋（左旋（d/d））♂     F1 （（D/ d）） 全为右旋全为右旋  F2 （（D/D  D/ d  d/d））  全为右旋全为右旋     F3 （（D/D  D/ d）右旋）右旋 ；；d/d  左旋左旋         F2 代中的代中的d/d ，其表型与自身的基因型，其表型与自身的基因型不一致，是由于母亲基因型的效应（影响）不一致，是由于母亲基因型的效应（影响）延迟至延迟至F3才出现才出现3：：1的分离比的分离比 6   反交组反交组  左旋（左旋（d/d））♀×右旋（右旋（D/D））♂    F1 （（D/ d）） 全为左旋全为左旋   F2 （（D/D  D/ d  d/d））  全为右旋全为右旋   F3 （（D/D  D/ d）右旋）右旋 ；；d/d  左旋左旋       F1代中的代中的D/d ，表型与自身的基因型不一致，，表型与自身的基因型不一致，不因为有不因为有D而表现右旋，而是受到其母亲的基因而表现右旋，而是受到其母亲的基因型的影响而表现为左旋。

型的影响而表现为左旋F2延迟至延迟至F3才出现才出现3：：1的分离比的分离比7    □  椎实螺杂交试验结果的解释椎实螺杂交试验结果的解释    母体效应的概念母体效应的概念——由母体的基因型决定后代由母体的基因型决定后代表型的现象为什么延迟至表型的现象为什么延迟至F3才出现才出现3：：1的分离的分离比？比？             椎实螺的受精卵进行螺旋式卵裂，成体外椎实螺的受精卵进行螺旋式卵裂，成体外壳的旋向取决于最初两次卵裂中纺锤体的方向，壳的旋向取决于最初两次卵裂中纺锤体的方向，倾向右侧倾向右侧45°则为右旋，倾向左侧则为右旋，倾向左侧45°则为左旋则为左旋而纺锤体的方向取决于卵细胞质的特性，即取而纺锤体的方向取决于卵细胞质的特性，即取决于母体染色体上的基因，子代的基因型不能决于母体染色体上的基因，子代的基因型不能对之作改变，要等到子代产生卵细胞，才能决对之作改变，要等到子代产生卵细胞，才能决定下一代的表型，所以延迟了一代定下一代的表型，所以延迟了一代8椎实螺的卵裂方式椎实螺的卵裂方式9    母体的基因型如何影响下一代？母体的基因型如何影响下一代？               卵细胞由其周围的滋养细胞提供营养，卵细胞由其周围的滋养细胞提供营养，滋养细胞（杂合体基因型为滋养细胞（杂合体基因型为D/d），其基因产），其基因产物可进入卵细胞，未受精卵及胚胎的外壳旋转物可进入卵细胞，未受精卵及胚胎的外壳旋转方向由母体的基因型决定。

母体基因型方向由母体的基因型决定母体基因型 D/D ，，其卵细胞有其卵细胞有D基因产物，后代为右旋；母体基基因产物，后代为右旋；母体基因型因型D/ d，其卵细胞有，其卵细胞有D和和d基因产物，由于基因产物，由于D对对d为显性，后代亦为右旋；母体基因型为显性，后代亦为右旋；母体基因型d/d，，其卵细胞有其卵细胞有d基因产物，后代为左旋基因产物，后代为左旋10椎实螺的母体效应椎实螺的母体效应11二、麦粉蛾眼色的遗传二、麦粉蛾眼色的遗传野生型（野生型（AA/Aa）幼虫）幼虫   复眼棕褐色复眼棕褐色  皮肤有色皮肤有色突变型（突变型（aa））    幼虫幼虫   复眼红色复眼红色  皮肤无色皮肤无色AA×aa → F1 Aa 幼虫复眼棕褐色幼虫复眼棕褐色F1 Aa ♂× aa ♀ →  幼虫棕褐色（幼虫棕褐色（Aa）：红）：红  色（色（aa）＝）＝ 1：：1F1 Aa ♀× aa ♂ →  幼虫（幼虫（Aa）棕褐色）棕褐色 → 成虫（成虫（Aa）棕褐色）棕褐色幼虫（幼虫（aa）棕褐色）棕褐色 → 成虫（成虫（aa）红）红  色色12麦粉蛾眼色的遗传麦粉蛾眼色的遗传13         麦粉蛾色素是由犬尿氨酸衍生的犬尿麦粉蛾色素是由犬尿氨酸衍生的犬尿素形成。

杂合体（素形成杂合体（Aa）雌蛾的卵母细胞在）雌蛾的卵母细胞在减数分裂完成前合成并积累了犬尿素，其减数分裂完成前合成并积累了犬尿素，其形成的形成的A或或a卵细胞都有足量的犬尿素，甚卵细胞都有足量的犬尿素，甚至存在于至存在于aa受精卵发育成的幼虫中，所以受精卵发育成的幼虫中，所以复眼棕褐色复眼棕褐色          但是，但是，aa受精卵发育成的幼虫由于缺受精卵发育成的幼虫由于缺少少A，不能合成犬尿素，随着个体发育，，不能合成犬尿素，随着个体发育，犬尿素减少直至耗尽，成虫复眼成了红色犬尿素减少直至耗尽，成虫复眼成了红色14第三节第三节     剂量补偿效应剂量补偿效应      一、剂量补偿的概念一、剂量补偿的概念       □  常染色质和异染色质常染色质和异染色质   真核细胞的染色体和染色质是细胞核内同一物真核细胞的染色体和染色质是细胞核内同一物质在细胞周期不同时期表现出来的不同构象，染质在细胞周期不同时期表现出来的不同构象，染色质分为常染色质和异染色质色质分为常染色质和异染色质            ○  常染色质折叠程度低，处于伸展状态，常染色质折叠程度低，处于伸展状态，染色时着色浅。

染色时着色浅DNA主要是单一序列和中度重主要是单一序列和中度重复序列处于常染色质状态是基因转录的必要条复序列处于常染色质状态是基因转录的必要条件15  ○ 异染色质折叠程度高，处于凝缩状态，异染色质折叠程度高，处于凝缩状态，染色时着深染色时着深  组成性异染色质组成性异染色质    除复制期外，均处于凝缩状态，除复制期外，均处于凝缩状态，处于中期染色体的着丝粒区、端粒、次缢痕等处于中期染色体的着丝粒区、端粒、次缢痕等节段具有明显的遗传惰性，不转录也不编码节段具有明显的遗传惰性，不转录也不编码蛋白兼性异染色质兼性异染色质    指某些细胞或某一发育阶段，原指某些细胞或某一发育阶段，原来的常染色质凝缩失去基因转录活性而成雌来的常染色质凝缩失去基因转录活性而成雌性哺乳动物一条性哺乳动物一条X染色体异染色质化，在上皮细染色体异染色质化，在上皮细胞中形成巴氏小体、在多核白细胞中形成胞中形成巴氏小体、在多核白细胞中形成“鼓鼓槌槌”16X染色体随机失活染色体随机失活17巴氏小体巴氏小体18l     剂量补偿剂量补偿——雌性哺乳动物一条雌性哺乳动物一条X染色体异染色质化染色体异染色质化（失活），只有一条（失活），只有一条X染色体具有活性，使雌雄动物虽染色体具有活性，使雌雄动物虽然然X染色体数目不同但基因产物的剂量是平衡的。

染色体数目不同但基因产物的剂量是平衡的l      补偿方式补偿方式      哺乳动物哺乳动物    X染色体随机失活或父源染色体随机失活或父源X染色体失活染色体失活     有袋动物有袋动物    父源父源X染色体失活染色体失活     黑腹果蝇黑腹果蝇    雄性个体雄性个体X染色体基因表达水平加倍染色体基因表达水平加倍     秀丽线虫秀丽线虫    雌性个体两条雌性个体两条X染色体基因表达水平减半染色体基因表达水平减半19    二、萊昂假说的内容与证据二、萊昂假说的内容与证据    □   萊昂假说的内容萊昂假说的内容      巴氏小体是一条失活的巴氏小体是一条失活的X染色体；染色体；        哺乳动物雌性个体两条哺乳动物雌性个体两条X染色体有其中一条在受精后失染色体有其中一条在受精后失活；活；        两条两条X染色体中哪一条失活是随机的；染色体中哪一条失活是随机的；        细胞中某染色体失活后，由该细胞产生的细胞都是该染细胞中某染色体失活后，由该细胞产生的细胞都是该染色体失活；色体失活；        生殖细胞形成时，失活的染色体得以恢复生殖细胞形成时，失活的染色体得以恢复。

20□ 萊昂假说证据萊昂假说证据○  雌性三色猫雌性三色猫   腹部白色，背部和头部散布黄色和腹部白色，背部和头部散布黄色和黑色的斑块黑色的斑块           基因型为基因型为XBXb , B基因产生黑斑，基因产生黑斑，b基因产生基因产生黄斑XB和和Xb随机失活，有活性的基因表现出随机失活，有活性的基因表现出相应的斑块，形成黑黄相间的斑块相应的斑块，形成黑黄相间的斑块○ 毛色镶嵌小鼠毛色镶嵌小鼠   黑白斑毛色镶嵌雌性小鼠黑白斑毛色镶嵌雌性小鼠      基因型为基因型为XBXb , B基因产生黑斑，基因产生黑斑，b基因产生基因产生白斑XB和和Xb随机失活，有活性的基因表现出随机失活，有活性的基因表现出相应的斑块，形成黑白相间的斑块相应的斑块，形成黑白相间的斑块21毛毛色色镶镶嵌嵌小小鼠鼠的的成成因因22      ○  人类的人类的6-磷酸葡萄糖脱氢酶（磷酸葡萄糖脱氢酶（G-6PD））的测定的测定       G-6PD基因位于基因位于X染色体，男女活性相同，表明染色体，男女活性相同，表明女性有一条女性有一条X染色体失活染色体失活       G-6PD电泳分出快型电泳分出快型F和慢型和慢型S，由一对等位基，由一对等位基因因F和和S编码。

编码FF或或SS型出现一条带，型出现一条带，F/S型出现型出现两条带       用胰酶消材化处理用胰酶消材化处理F/S型女人的皮肤组织，使其型女人的皮肤组织，使其分成单个细胞，进行单克隆培养，从各克隆取样分成单个细胞，进行单克隆培养，从各克隆取样电泳，每个克隆都只有一条带电泳，每个克隆都只有一条带23G-6PD的电泳检测的电泳检测24      三、三、X染色体失活的机制染色体失活的机制        X染色体上都存在与失活有关的染色体上都存在与失活有关的Xic(X染染色体失活中心色体失活中心)位点，位点，Xic位点的丢失会影响位点的丢失会影响萊昂化，胚胎不能存活萊昂化，胚胎不能存活         X染色体失活分起始、维持、扩散染色体失活分起始、维持、扩散3个阶个阶段教材图段教材图10-10            X染色体失活只是部分失活，在失活染染色体失活只是部分失活，在失活染色体的色体的Xic位点上发现有活性的基因位点上发现有活性的基因（（XIST）25Xic的失活作用的失活作用26XIST基因的表达基因的表达27第四节第四节    基因组印迹基因组印迹      一、表观遗传变异一、表观遗传变异            基因结构的改变会导致表型的改变，这种变异基因结构的改变会导致表型的改变，这种变异是可以遗传的。

新的发现表明，在基因是可以遗传的新的发现表明，在基因DNA序列不序列不发生改变的情况下，基因表达可发生可遗传的变化，发生改变的情况下，基因表达可发生可遗传的变化，这种变化同样导致表型的改变，这种改变称为表观这种变化同样导致表型的改变，这种改变称为表观遗传变异（遗传变异（epigenetics variation）           前面讲过的前面讲过的X染色体失活，本节讲的基因组印染色体失活，本节讲的基因组印迹都是表观遗传变异，此外还有迹都是表观遗传变异，此外还有DNA甲基化、甲基化、RNA编辑等，这些变异的遗传不符合孟德尔的遗传编辑等，这些变异的遗传不符合孟德尔的遗传规律28       二、孟德尔遗传规律的例外二、孟德尔遗传规律的例外           孟德尔遗传规律认为不管遗传物质来自双孟德尔遗传规律认为不管遗传物质来自双亲的哪一方，都具有相同的表型效应但是，亲的哪一方，都具有相同的表型效应但是，有些遗传现象是例外的有些遗传现象是例外的——           公驴与母马杂交生成骡子，公马与母驴的后公驴与母马杂交生成骡子，公马与母驴的后代称为駃騠代称为駃騠(jueti),两者有相当显著的差别。

两者有相当显著的差别           具有两条母源的具有两条母源的11号染色体的小鼠在胚胎期号染色体的小鼠在胚胎期比正常小鼠小，而具有两条父源的比正常小鼠小，而具有两条父源的11号染色体号染色体的小鼠在胚胎期比正常小鼠大，但这两种胚胎的小鼠在胚胎期比正常小鼠大，但这两种胚胎都死于发育阶段都死于发育阶段29         用人工单性生殖的小鼠胚胎，一是全套染色用人工单性生殖的小鼠胚胎，一是全套染色体来自雄性亲本，另一是全套染色体来自雌性体来自雄性亲本，另一是全套染色体来自雌性亲本，这两种胚胎均在胚胎期死亡亲本，这两种胚胎均在胚胎期死亡        亨廷顿病是一种常染色体显性遗传病，致病亨廷顿病是一种常染色体显性遗传病，致病基因基因HD来自父亲，则发病年龄小；致病基因来自父亲，则发病年龄小；致病基因HD来自母亲，则发病年龄大来自母亲，则发病年龄大※  上述结果表明，父系基因组和母系基因组含有胚胎发上述结果表明，父系基因组和母系基因组含有胚胎发育所需的不同信息，小鼠胚胎的正常发育需要分别来育所需的不同信息，小鼠胚胎的正常发育需要分别来自双亲的一套染色体自双亲的一套染色体 30n 来自父母双方的同源染色体或等位基因存在着功能上的来自父母双方的同源染色体或等位基因存在着功能上的差异，子代中来自不同性别亲本的同一染色体或基因，当差异，子代中来自不同性别亲本的同一染色体或基因，当发生改变时可以引起不同的表型，这种现象称为基因组印发生改变时可以引起不同的表型，这种现象称为基因组印迹。

迹n基因组印迹的概念也可以理解为，基因组在传递信息的过基因组印迹的概念也可以理解为，基因组在传递信息的过程中对基因或程中对基因或DNA片段打下标识、烙印的过程片段打下标识、烙印的过程n 如果母源染色体的基因被印迹，则父源染色体上的等位基如果母源染色体的基因被印迹，则父源染色体上的等位基因得到表达；如果父源染色体的基因被印迹，则母源染色因得到表达；如果父源染色体的基因被印迹，则母源染色体上的等位基因得到表达体上的等位基因得到表达n 基因组印迹不服从孟德尔定律，是一种典型的非孟德尔遗基因组印迹不服从孟德尔定律，是一种典型的非孟德尔遗传三、基因组印迹（基因组印记）三、基因组印迹（基因组印记）31         小鼠的类胰岛素生长因子小鼠的类胰岛素生长因子2(Igf-2 )印迹基印迹基因因       Igf-2突变为突变为Igf-2m将失去原有的影响动物生长将失去原有的影响动物生长的功能，导致可能产生矮小型小鼠，能否产生矮的功能，导致可能产生矮小型小鼠，能否产生矮小型小鼠，则取决于小型小鼠，则取决于Igf-2m的印迹情况的印迹情况      ○  正反交试验正反交试验                ♂Igf-2 / Igf-2    ×  ♀Igf-2m / Igf-2m                                  ↓                               Igf-2 / Igf-2m ▲     母源的母源的Igf-2m被印迹，父源的被印迹，父源的Igf-2表达，后代为正表达，后代为正常小鼠常小鼠32 ♂Igf-2m / Igf-2m × ♀Igf-2 / Igf-2                             ↓                       Igf-2▲  / Igf-2m            母源的母源的Igf-2被印迹，父源的被印迹，父源的Igf-2m表达，表达，后代为矮小型小鼠。

后代为矮小型小鼠试验结果表明：试验结果表明：1.正反交结果不一样；正反交结果不一样；2.都是母源的基因被印迹，是一种母系印迹；都是母源的基因被印迹，是一种母系印迹；3.被印迹的基因表达受抑制，失去生物学功能被印迹的基因表达受抑制，失去生物学功能33      ○  基因的印迹过程的三个阶段基因的印迹过程的三个阶段       建立阶段建立阶段——上例母系印迹，印迹在卵子形成上例母系印迹，印迹在卵子形成过程中建立过程中建立        维持阶段维持阶段——在胚胎和个体的体细胞中，来自在胚胎和个体的体细胞中，来自母系的基因继续维持被印迹的状态，父源的等位母系的基因继续维持被印迹的状态，父源的等位基因得到表达基因得到表达        抹除与重建阶段抹除与重建阶段——发生在配子形成的过程中发生在配子形成的过程中34基因印迹过程的三个阶段基因印迹过程的三个阶段35基因印迹的机制基因印迹的机制l配子在形成过程中被打上标记配子在形成过程中被打上标记–DNA的甲基化，阻止基因的转录的甲基化，阻止基因的转录–低甲基化或不甲基化：转录活跃的基因低甲基化或不甲基化：转录活跃的基因–高度甲基化：不表达的基因高度甲基化：不表达的基因36甲基化导致基因组印迹甲基化导致基因组印迹37   □  人类的人类的PWS和和AS综合征综合征    ○  不同的症状：不同的症状：      PWS   智力低下，过度肥胖，身材矮小，小手小足智力低下，过度肥胖，身材矮小，小手小足…       AS    特殊面容，大嘴呆笑，步态不稳，智力低下特殊面容，大嘴呆笑，步态不稳，智力低下…    ○  相同的原因相同的原因       15号染色体长臂号染色体长臂15q11— q13有微小缺失有微小缺失    ○  不同的原因不同的原因          PWS  患者缺失的患者缺失的15号染色体来自父亲，即缺少父源号染色体来自父亲，即缺少父源15号染色体缺失片段上的基因。

号染色体缺失片段上的基因            AS  患者缺失的患者缺失的15号染色体来自母亲，即缺少母源号染色体来自母亲，即缺少母源15号染色体缺失片段上的基因号染色体缺失片段上的基因38基因组基因组印迹的印迹的转变转变39    ○ 印迹基因广泛分布在基因组中，人类基因组约印迹基因广泛分布在基因组中，人类基因组约有有100-200个印迹基因目前研究教为深入的是个印迹基因目前研究教为深入的是小鼠印迹基因（见教材表小鼠印迹基因（见教材表10-3,P272）40小鼠的印迹基因小鼠的印迹基因41第五节第五节   核外遗传核外遗传  一、核外遗传现象与核外遗传学一、核外遗传现象与核外遗传学（一）核外遗传现象（一）核外遗传现象     □  叶绿体的遗传叶绿体的遗传——紫茉莉的绿白斑遗紫茉莉的绿白斑遗传传        紫茉莉有一种品系，同一个体上有些枝条长紫茉莉有一种品系，同一个体上有些枝条长绿色叶子，有些枝条长白色叶子，有些枝条长绿色叶子，有些枝条长白色叶子，有些枝条长绿白相间的花斑叶子以不同表型枝条上的花绿白相间的花斑叶子以不同表型枝条上的花朵相互授粉时，其后代的表型完全取决于结种朵相互授粉时，其后代的表型完全取决于结种子的枝条，而与采集花粉枝条的表型无关。

子的枝条，而与采集花粉枝条的表型无关42紫茉莉叶子的不同表型紫茉莉叶子的不同表型43不同叶色枝条杂交的结果不同叶色枝条杂交的结果44   试验结果的特点：试验结果的特点：1. 正反交的结果不一样，也不正反交的结果不一样，也不出现孟德尔的分离比；出现孟德尔的分离比；2. 后代表型与母本一致后代表型与母本一致,而与而与父本无关这种遗传方式称为母体遗传父本无关这种遗传方式称为母体遗传   试验结果的解释：试验结果的解释：        绿色叶子或花斑叶的绿色部分，其细胞中含正常绿色叶子或花斑叶的绿色部分，其细胞中含正常的叶绿体；白色叶子或花斑叶的白色部分，缺乏正的叶绿体；白色叶子或花斑叶的白色部分，缺乏正常的叶绿体是一些败育的无色颗粒常的叶绿体是一些败育的无色颗粒——白色体        叶绿体来自细胞质中的前质体，能独立复制细叶绿体来自细胞质中的前质体，能独立复制细胞分裂时，前质体大都通过卵细胞质传下去，而雄胞分裂时，前质体大都通过卵细胞质传下去，而雄配子中前质体很少或没有所以，叶绿体的性状大配子中前质体很少或没有所以，叶绿体的性状大都由结种子的亲本传下去，即后代的叶绿体种类取都由结种子的亲本传下去，即后代的叶绿体种类取决于种子产生在哪一种枝条上。

决于种子产生在哪一种枝条上45      （二）核外遗传学（二）核外遗传学          孟德尔的分离定律和自由组合定律，以及摩尔根孟德尔的分离定律和自由组合定律，以及摩尔根的连锁交换定律，是揭示位于细胞核染色体上的基的连锁交换定律，是揭示位于细胞核染色体上的基因控制性状的传递规律基因不单存在于细胞核，因控制性状的传递规律基因不单存在于细胞核，还存在于细胞质的某些细胞器（叶绿体、线粒体）、还存在于细胞质的某些细胞器（叶绿体、线粒体）、质粒、病毒、细菌等之内质粒、病毒、细菌等之内           核外基因所控制的性状的遗传规律不同于核基因核外基因所控制的性状的遗传规律不同于核基因所控制的性状的遗传规律，表现出母系遗传的特性，所控制的性状的遗传规律，表现出母系遗传的特性，即后代只表现出母本的某些基因型因为核外基因即后代只表现出母本的某些基因型因为核外基因在细胞质中，所以又称为细胞质遗传在细胞质中，所以又称为细胞质遗传          研究细胞核染色体以外的遗传物质的结构、功能研究细胞核染色体以外的遗传物质的结构、功能及遗传信息传递规律的遗传学分支学科称为核外遗及遗传信息传递规律的遗传学分支学科称为核外遗传学。

传学46      二、线粒体二、线粒体DNA的结构与功能的结构与功能   （一）线粒体的功能（一）线粒体的功能          线粒体是生物体内进行氧化磷酸化的场所，线粒体是生物体内进行氧化磷酸化的场所，生物体内的合成、呼吸、分泌、机械运动等生物体内的合成、呼吸、分泌、机械运动等活动所需的化学能都是由线粒体提供的线活动所需的化学能都是由线粒体提供的线粒体基因组中的基因与氧化磷酸化作用密切粒体基因组中的基因与氧化磷酸化作用密切相关，很多神经肌肉变疾病都同线粒体基因相关，很多神经肌肉变疾病都同线粒体基因有关，例如，遗传性视神经病、老年痴呆症、有关，例如，遗传性视神经病、老年痴呆症、线粒体脑肌病、母系遗传糖尿病等线粒体脑肌病、母系遗传糖尿病等47（二）线粒体（二）线粒体DNA的结构的结构         □ 1963年，首先在鸡胚细胞中发现线粒体年，首先在鸡胚细胞中发现线粒体DNA，除少数低等真核生物的线粒体，除少数低等真核生物的线粒体DNA是线是线状外，一般都呈环状状外，一般都呈环状         □ 不同物种线粒体基因组大小相差悬殊，已不同物种线粒体基因组大小相差悬殊，已知的是哺乳动物线粒体基因组最小，果蝇和蛙的知的是哺乳动物线粒体基因组最小，果蝇和蛙的稍大，酵母的更大，植物的线粒体基因组最大。

稍大，酵母的更大，植物的线粒体基因组最大人、大鼠、小鼠的线粒体基因组都是人、大鼠、小鼠的线粒体基因组都是16.5kb左右         □ 小鼠每个肝细胞含小鼠每个肝细胞含1000—2000个线粒体，个线粒体，线粒体线粒体DNA（（mtDNA）粒体中是多拷贝的，）粒体中是多拷贝的，平均为平均为2.6个 48      □ 1981年测定了人的年测定了人的mtDNA全序列全序列,共共16569bp，，没有内含子，只有没有内含子，只有87个核苷酸不参与基因的组成个核苷酸不参与基因的组成可分为编码区和非编码区可分为编码区和非编码区      □ 编码区有编码区有37个基因，其中：个基因，其中：13个编码多肽的基因，个编码多肽的基因，22个个tRNA基因，基因，2个个rRNA基因非编码区为基因基因非编码区为基因组的控制区（或称取代环）组的控制区（或称取代环）49mtDNA环状结构环状结构50  （三）线粒体（三）线粒体DNA的功能的功能      □  复制复制   从非编码区的重链复制起点（从非编码区的重链复制起点（OH）开始，）开始，沿轻链顺时针方向延伸，直至延伸到轻链复制起点沿轻链顺时针方向延伸，直至延伸到轻链复制起点（（OL）时，轻链才开始制。

时，轻链才开始制  □  转录转录   重链启动子（重链启动子（HSP）和轻链启动子）和轻链启动子（（LSP）都在非编码区，重链编码除）都在非编码区，重链编码除ND6以外的其以外的其它它12条个条个tRNA基因  □  翻译翻译   ·tRNA 、、rRNA 、、mRNA均由线粒体自均由线粒体自身合成；翻译所需的各种蛋白，包括氨酰身合成；翻译所需的各种蛋白，包括氨酰-tRNA 、、RNA合成酶合成酶 、核糖体蛋白等核基因编码核糖体蛋白等核基因编码 ·mtDNA的遗传密码不仅与真核和原核基因有一定差异，甚的遗传密码不仅与真核和原核基因有一定差异，甚至不同种属的线粒体所用的遗传密码也有所不同至不同种属的线粒体所用的遗传密码也有所不同51遗传密码子的比较遗传密码子的比较52        □ □ 线粒体的双重遗传控制线粒体的发线粒体的双重遗传控制线粒体的发育受核基因和线粒体基因双重调控例如，育受核基因和线粒体基因双重调控例如，线粒体最主要的功能是进行有氧呼吸合成线粒体最主要的功能是进行有氧呼吸合成ATPATP，线粒体内膜呼吸链复合体的亚基，小，线粒体内膜呼吸链复合体的亚基，小部分由线粒体基因编码，大部分由核基因编部分由线粒体基因编码，大部分由核基因编码码  53      三、线粒体三、线粒体DNA的遗传特征和基因效应的遗传特征和基因效应    （一）遗传特征（一）遗传特征       1．线粒体存在于所有组织的细胞中，无组织特异性．线粒体存在于所有组织的细胞中，无组织特异性         2．为多拷贝基因组，其含量占总．为多拷贝基因组，其含量占总DNA的的0.5%；；         3．结构为共价、闭合、环状，分子量在几百．结构为共价、闭合、环状，分子量在几百kb以下以下         4．呈现严格的母性遗传；．呈现严格的母性遗传；         5．遗传上具有自主性；．遗传上具有自主性；         6．进化速率不同；．进化速率不同；         7．基因转移。

核基因组内随机插有．基因转移核基因组内随机插有mtDNA，称为核，称为核mtDNA54 （二）基因效应的分析（二）基因效应的分析       1．非孟德尔现象．非孟德尔现象   并非所有的非孟德并非所有的非孟德尔现象都是核外基因的效应，但核外基尔现象都是核外基因的效应，但核外基因的效应必然表现出非孟德尔现象因的效应必然表现出非孟德尔现象       2．正反交结果不同．正反交结果不同   精子含线粒体极精子含线粒体极少，卵子含线粒体很多，表现出母系遗少，卵子含线粒体很多，表现出母系遗传的特征但正反交结果不同不一定是传的特征但正反交结果不同不一定是核外基因的效应，例如母体效应、伴性核外基因的效应，例如母体效应、伴性遗传      3．．F2代混合家系分析代混合家系分析         4．核移植后代的分析．核移植后代的分析55F2F2代混合家系分析代混合家系分析代混合家系分析代混合家系分析    56。