第十章:核外遗传(Extranulcear inheritance)

Slides:



Advertisements
Similar presentations
第二节 细胞核和细胞器. 教学目标 知识与技能 1 、知道细胞核和各种细胞器的结构和功能 2 、初步学会辩别原核细胞和真核细胞的实验技能 过程与方法 1 、用类比、归纳的方法,列表描述细胞核和各种 细胞器的结构和功能 2 、关注鉴别真核细胞与原核细胞的实验方法 情感态度与价值观 了解生物体结构与功能的统一性.
Advertisements

长期以来,人们普遍认为生物的性状都是由细胞核 内的遗传物质(核基因)控制的,大量实验也证实了细 胞核对于遗传具有重要的作用。 但是,人们在做紫茉莉叶色的遗传实验时,却出现 了不同的情况! 父本母本子代(F1) 绿 绿绿 白 花 绿 白白 白 花 绿 花 绿白花 白 绿白花 花 绿白花.
第二课时 生物的性状与基因和染色体、 分析基因传递过程 苏科版生物新课标实验教材八下. 1 、生物的亲代与子代之间,在 、 和 等方面相似的现象叫做 。 2 、生物体形态结构、生理特征等称为生物体的 , 同种生物同一性状的不同表现形式叫做 。 你能举例吗 ? 形态 生理功能 结构 生物的遗传 相对性状.
第三节 连锁遗传规律 一. 性状连锁遗传的表现 二. 连锁遗传的解释和连锁和交换 的遗传机理验证 三. 连锁遗传的验证 四. 连锁遗传规律的应用.
第三章 遗传和基因工程. 知识联系 遗传的物质基础 (DNA 是主要的遗传物质 \DNA 分子的结构和复制 \ 基因的表达 \ 基 因的结构 \ 基因表达的调控 \ 基因工程简介 ) 遗传的基本规律 ( 分离规律 \ 自由组合规律 \ 连锁和互换规律 \ 性别决定与伴性遗传 \ 细胞质遗传 ) 生物的变异.
第四节 RNA 的空间结构与功能. RNA 的种类和功能 核糖体 RNA ( rRNA ):核蛋白体组成成分 转移 RNA ( tRNA ):转运氨基酸 信使 RNA ( mRNA ):蛋白质合成模板 不均一核 RNA ( hnRNA ):成熟 mRNA 的前体 小核 RNA ( snRNA ):
第三章 细胞基本知识概要 细胞的基本概念 非细胞形态的生命体 ——病毒及其与细胞的关系 原核细胞与真核细胞.
第十七章 基因组学与医学 GENOMICS AND MEDICINE 刘新文 北京大学医学部生化与分子生物学系.
复习 病毒的出没具有复杂性.
什么是艾滋病? 艾滋病(AIDS)是一种病死率极高的严重传染病—世纪温疫和超级癌症,目前还没有治愈的药物和方法,也没有疫苗预防。
地中海贫血研究近况 右江民族医学院 儿科 潘红飞 教授.
第十三章 细胞质和遗传 Chapter 13 Cytoplasm and Heredity
医学细胞生物学 Medical Cell Biology.
武汉职业技术学院 微生物技术应用 背景知识四:微生物生长测定技术.
基因工程改良生物的原理 與 省思 趙淑妙 台灣 中央 研究院 生物多樣性中心.
第一节 母性影响 第二节 细胞质遗传的概念和特点 第三节 持续饰变 第四节 细胞质在遗传中的作用
第十章 雄性不育及其杂种品种的选育.
第2节 基因对性状的控制.
第六章 遗传和变异 1.植物叶肉细胞内遗传物质的载体不包括( ) A.染色体 B.质体 C.线粒体 D.核糖体
§6.3 性别决定和伴性遗传. §6.3 性别决定和伴性遗传 人类染色体显微形态图 ♀ ♂ 它们是有丝分裂什么时期的照片? 在这两张图中能看得出它们的区别吗?
细胞核是遗传信息库.
细胞核练习.
问 题 探 讨 1.DNA的中文全名是什么? 2.为什么DNA能够进行亲子鉴定? 3.你还能说出DNA鉴定技术在其他方面的应用吗?
细胞核是遗传信息库.
遗传与基因工程.
强调: 1、基因控制蛋白质合成的过程: 基因先转录成mRNA(还可能是其它的RNA),然后mRNA再翻译成多肽链。最后多肽链经过加工,形成蛋白质。 2、关于转录方向的识别:(P63图4-4) 3、关于起始密码子的问题: AUG、GUG既是起始的信号,也编码氨基酸。在起点时,起开始信号,在中间则正常编码氨基酸。另外,GUG作为起始密码子只在一种病毒中发现过。
第2节 基因对性状的控制.
基因的表达 凌通课件.
mRNA 转录、翻译和DNA复制的区别 细胞核 细胞核 转录 翻译 DNA复制 场所 模板 原料 信息传递 时间 产物 生长发育过程中
13-14学年度生物学科教研室总结计划 2014年2月.
(Non-Mendelian Inheritance)
25. Extranuclear Inheritance(cytoplasmic inheritance)
必修1 分子与细胞 第二章 第三节 细 细胞溶胶 内质网 胞 核糖体 质 高尔基体 线粒体 第一课时 浙江省定海第一中学 黄晓芬.
第十四章 基因诊断和基因治疗 表型的改变是由基因异常造成的 表型的改变是由基因异常造成的.
讨论: 1.分离定律适用于几对基因控制着的几对相对性状? 2.一对相对性状中如何确定显隐性的关系?
医 学 遗 传 学 第五章 线粒体遗传病.
mitochondrial genetic disorder
What water is more suitable for nurturing the goldfish
美國植物專利保護法制及植物品種專利核准案件解析
第六章 线粒体与叶绿体.
十一章 细胞质遗传 第一节细胞质遗传的概念和特点 细胞质遗传:由细胞质内的基因即细胞质基因所决定的遗传现象和遗传规律称之。
《遗传学》 丽江师范高等专科学校 生命科学系 王石华 博士/教授
第8章 遗传密码 8.1 遗传密码的基本特性.
CHAPTER 7 MITOCHONDRION AND PEROXISOM.
微生物的遗传与变异 Microbial heredity and variation 微生物遗传学 Microbial Genetics
行政管理者 的素质要求 中南大学湘雅医院 李远斌
基因指导蛋白质的合成 淮安市洪泽湖高级中学:王建友. 基因指导蛋白质的合成 淮安市洪泽湖高级中学:王建友.
成才之路 · 英语 人教版 · 必修1 路漫漫其修远兮 吾将上下而求索.
细胞的结构和功能 细胞是生物体结构和生命活动的基本单位,其结构包括细胞膜、细胞质、细胞核,细胞必须保持完整性,才能完成正常的各项生命活动.
第四专题 遗传物质和遗传病 阅读材料 温州中学白荣宣.
超越自然还是带来毁灭 “人造生命”令全世界不安
有关“ATP结构” 的会考复习.
光合作用的过程 主讲:尹冬静.
基于高中生物学理性思维培养的实践性课例开发
遗传信息的传递与表达.
第 二 章 遗传的细胞学基础.
八大行星課程統合 普通生物學 召集人:余豐益 教授.
CHAPTER 11 Cell Nucleus and Chromosome.
基因信息的传递.
遗传信息的流动.
無悔今生.
习题课 《医学遗传学基础》 (第二版) 王静颖 王懿 主编 科 学 出 版 社.
第三节 转录后修饰.
研究发现: 绵羊记忆力惊人!.
细胞分裂 有丝分裂.
五.有丝分裂分离和重组 (一) 有丝分裂重组(mitotic recombination) 1936 Curt Stern 发现
Unit 1 Book 8 A land of diversity
Evolutionary theories and contemporary society
Pattle Pun. Professor of Biology emeritus, Wheaton College, IL
讨论:利用已经灭绝的生物DNA分子,真的能够使灭绝的生物复活吗?
Presentation transcript:

第十章:核外遗传(Extranulcear inheritance) 重要性分析: 核外遗传是经典遗传学的重要组份。 关键掌握: 1)母性影响、核外遗传和雄性不育等概念;2)细胞质遗传和核遗传的区别与联系;3)母性影响与细胞质遗传的区别;4)草履虫放毒原理;5)质核互作雄性不育的原理与三系配套杂交制种的原理。 Daniel L. Hartl 《Genetics: Analysis of Genes and Genomes》 Chapter 16 Extranuclear inheritance

1909年Carl Corrans发现了洗澡花(紫茉莉)枝条的遗传正反交不一致,为非孟德尔遗传,后代叶色只有母本传递,认为细胞质中有遗传物质。 ♀枝条 ♂枝条 子代枝条 花斑 绿

第一节 核外遗传的物质基础、概念与特点 一、核外遗传的遗传物质基础 细胞核或类核体外存在的遗传物质

二、核外遗传的细胞学基础 三、核外遗传的概念与特点 卵子含有核与细胞质,精子含有核(几乎无胞质) 所以,受细胞质基因所决定的性状,其遗传信息一般只能通过卵细胞传给子代。 三、核外遗传的概念与特点 1、概念:染色体外遗传因子所决定的遗传现象。 2、核外遗传的特点 ①.呈母系遗传: ②.后代不出现性状分离: ③.后代性状随细胞质成分的转移而改变:

⑤.性状与染色体的转移无关,不能在染色体上进行基因定位。 ④.正反交的结果不同 正反交 ⑤.性状与染色体的转移无关,不能在染色体上进行基因定位。

第二节 母体影响(Maternal effect) 一、概念与特点 1、概念: 2、特点: 二、分类 1、短暂的母性影响 2、持久的母性影响 三、椎实螺的外壳旋转方向的遗传 椎实螺是一种♀、♂同体的软体动物,但一般通过异体受精进行繁殖。又可单独进行自体受精。

第三节 细胞器的遗传 细胞核 叶绿体 线粒体

一、叶绿体(chloroplast)遗传 1、叶绿体遗传的分子基础 1)叶绿体基因组特点 Electron micrograph of a single circular molecule of chloroplast DNA from the lettuce plant( 155 kb ). The small circles are virus X174 (5.4 kb) 植物叶绿体基因组由2个IR( Inverted repeat )和1个SSC( Small single-copy region )及1个LSC( Large single-copy region )组成

陆生植物叶绿体基因组编码的总基因数目: 105-113 2)叶绿体DNA的物理图谱和基因组成 大量植物叶绿体限制性酶切图谱和全序列测序分析表明它们几乎含有相同的叶绿体基因组成。 Wheat mesophyll cell has 16000–26000 copies of cpDNA. This makes 5–7% of the cellular DNA in the mesophyll cell. The wheat chloroplast genome, like all other plant chloroplast genomes, has two inverted repeat regions, each copy (21-kb-long) separated from the other by two single copy regions (12.8 kb, 80.2 kb). 陆生植物叶绿体基因组编码的总基因数目: 105-113

2、叶绿体遗传的表现 1)紫茉莉花斑枝条遗传:

2)、玉米条纹叶的遗传: 部分

二、 线粒体(Mitochondrion)遗传及分子基础 1、线粒体基因组的一般性质

2、线粒体DNA组成 2)哺乳动物的线粒体基因没有内含子 1)mtDNA主要编码rRNA和tRNA分子、氧化呼吸所需要的酶类等少部分亚基。 Wheat mtDNA is larger (430 kb) than cpDNA (135 kb) but encodes only 30–50% polypeptides relative to cpDNA. Thus, large amount of mtDNA is noncoding, there being about 55 genes involved in RNA synthesis.

4)某些蛋白质的密码子与核基因通用密码子不同 3)与核DNA相比,mtDNA作为生物体种系发生的“分子钟”(molecular clock) 4)某些蛋白质的密码子与核基因通用密码子不同

3、The evolutionary origin of organelles A wide accepted theory holds that eukaryotic organelles originally evolved from prokaryotes that lived inside primitive cells in symbiosis, a mutually beneficial interaction. This is called endosymbiont theory(内共生理论) 1970,Margulis,真核细胞祖先是某种吞噬细胞:线粒体祖先是种革兰氏阴性细菌;而叶绿体祖先是蓝细菌。 细胞分化假说:原始的原核细胞质膜内陷包被DNA,然后再分化形成独立的细胞器。

4、小菌落链孢霉 (Neurospora) 的遗传 1952年Mary Mitchell 分离到链孢霉的小菌落(poky),并杂交实验: poky♀×野生型♂→后代全部为poky; 野生型♀×poky♂→后代全部为野生型。 不符合孟德尔遗传,认为受细胞质遗传物质控制,称之为核外突变(extranuclear mutation) 或细胞质突变(cytoplasmic mutation)

Explanation of the different results from reciprocal crosses(正反交) of poky and normal Neurospora: The parent contributing most of the cytoplasm of the progeny cells is called female. Brown shading represents cytoplasm with the poky determinants. 正交 反交

The Poky mutation resides in the mitochondrial genome : It disrupts the production of cytochromes, it is slow growing, and it has abnormal amounts of mitochondrial cytochrome proteins. Like most organisms, wild-type Neurospora has three main types of cytochrome: a, b, and c . Poky, however, lacks cytochromes a and b and has an excess of cytochrome c. which results in defects in electron transport (energy deficiency).

5.酵母peptite突变体 为何在有性杂交后的无性传代中会产生小菌落?

6、Human Genetic Diseases and Mitochondrial DNA Defects

7、 In search of mitochondrial “Eve” In the mid-1980s two competing theories emerged: The first is "The Mitochondrial Eve" theory which uses genetics to show humans had a common ancestor living in Africa 200,000 years ago. The second, conflicting, is "The Multi-regional Evolution" hypothesis. This theory argues that the fossil record is the real evidence for human evolution; that modern man developed independently in each geography... ... ...

第四节 核外非细胞器遗传 1、共生体(symbionts): 2、草履虫放毒型的遗传 第四节 核外非细胞器遗传 1、共生体(symbionts): 存在细胞质当中,与寄主是互利共同体,能够自我复制(或在核基因组作用下复制),对寄主表型的影响类似细胞质遗传。 2、草履虫放毒型的遗传 1)结构: 草履虫是常见的原生动物。细胞中1个多倍体大核,负责营养;1-2个二倍体小核,负责遗传。

2)繁殖: A 无性生殖 B 接合生殖 C 自体受精: 产生基因分离和纯合

3) 草履虫放毒性的遗传基础   放毒型:卡巴粒+K基因=草履虫素; 敏感型:K(或k基因),无卡巴粒,不产生草履虫素 杂交时间长 杂交时间短:

第五节 植物雄性不育(male sterility) 1、植物雄性不育的概念、特征与应用 Can you believe that one rice grain could subvert the World? 1930年9月7日生于北京协和医院; 1953年8月,毕业于西南农学院; 1960年7月,在安江农校实习农场发现“鹤立鸡群”的 “天然杂交稻”株,立志从事水稻雄性不育研究,用农业科技击败饥饿;

1966年,在科学通报(vol.17,issue 4)发表《水稻的雄性不孕性》,但研究陷入困境,没创造出100%不育材料,产量也不高; 1970年,助手李必湖在海南野生稻群发现一株野败不育株,利用杂交、测交技术筛选到保持系(保持雄性不育系的能力);全国各单位合作筛选到恢复育性达90%以上的恢复系; 1973年10月,发表了《利用野败选育三系的进展》,正式宣告我国杂交水稻三系配套成功; 1973年南优2号研究成功(增产20%); 1980s-present,国内外奖项多得像米粒; 有组织估计他一个人干了两亿农民的活;他的一粒种子共创造效益超过5600亿美元。

2、植物雄性不育的分类 1)质不育型:由细胞质内基因决定的雄性不育类型。 2)核不育型:由核内染色体上基因所决定的雄性不育类型。

目前发现的光、温敏核不育材料提供了一种解决上述问题的可能性: ﹡水稻光敏核不育材料: 长日照条件下不育(>14h,制杂交种,充当不育系); 短日照条件下为可育(<13.75 h,可繁殖不育种,充当保持系)。 ﹡水稻温敏核不育材料:  >28℃,不育;  <23-24℃育性转为正常。

3)质-核不育型:由细胞质基因和核基因互作控制的不育类型,其遗传特点:    胞质不育基因为S;    胞质可育基因为N;    核不育基因r,不能恢复不育株育性;    核可育基因R,能够恢复不育株育性。

这些组合解决了两个重大问题:一是解决了不育系的再生产问题,二是解决了不育系配制杂种过程中育性恢复问题!

3、质-核互作遗传型雄性不育的发生机理 第1个问题:不育胞质基因载于何处? 线粒体基因组DNA是胞质不育基因的载体? 不育系和保持系在线粒体亚显微结构、基因组的部分结构和由mtDNA翻译合成的蛋白质也有所不同。 叶绿体DNA是胞质不育基因的载体? 不育系和保持系之间在叶绿体超微结构和ctDNA上存在着明显不同,而叶绿体基因组的某些变异可以破坏叶绿体与细胞核及线粒体间的固有平衡,导致不育。

第2个问题:它如何与核基因相互作用而导致不育? ①. 质核互补控制假说: 当mtDNA某个/某些节段发生变异、胞质基因由N突变为S时,线粒体mRNA所转录的不育性信息使某些酶不能形成,或形成某些不正常的酶,从而破坏花粉形成的正常代谢过程,最终导致花粉败育。 mtDNA发生变异后是否一定导致花粉败育,与核基因的状态有关:

R可补偿S、N可补偿r的不足。只有S与r共存时,由于不能互相补偿而表现不育。

②.能量供求假说: 认为线粒体是胞质雄性不育的载体,育性与线粒体能量转化效率有关。进化程度较高的栽培品种中线粒体能量转化率高、供能高,供求平衡,因而雄性可育。 在核置换回交时会出现两种情况: 高供能母本、低耗能父本,由于杂种的供能高而耗能低,育性正常; 低供能母本、高耗能父本,得到的核质杂种由于能量供求不平衡,表现雄性不育。

第六节:细胞质遗传和细胞核遗传的异同 1、共同点: 虽然细胞质DNA在分子大小和组成上与核DNA有某些区别,但作为一种遗传物质,在结构和功能上仍与核DNA有许多相同点。 (1)均按半保留方式复制; (2)信息流相同; (3)均能发生突变,且能稳定遗传,诱变因素亦相同。

2、不同点: 细胞质DNA 核DNA 突变频率大 突变频率较小 正反交不一样 正反交一样 基因通过雌配子传递 基因通过雌雄配子传递 突变频率大 突变频率较小 正反交不一样 正反交一样 基因通过雌配子传递 基因通过雌雄配子传递 基因定位困难 杂交方式进行基因定位 分离无规律 有规律分离 细胞间分布不均匀 细胞间分布均匀 某些基因有感染性 无感染性