第十章

非孟德爾遺傳第一節

非孟德爾遺傳現象細胞核內染色體上的基因控制的性狀，按照孟德爾定律傳遞，正交和反交的結果是一致的（伴性遺傳現象除外），稱為孟德爾式遺傳。研究發現，有很多性狀的遺傳方式不服從孟德爾定律，稱為非孟德爾式遺傳。□母體效應——又稱為母體影響，是一種由母體的基因型決定后代表型的現象，造成遺傳方式的改變。1

□劑量補償效應——哺乳動物雌性個體的兩條染色體有一條失活，以保持雌雄個體基因產物的劑量平衡。染色體的失活會導致染色體上的基因所決定的性狀傳遞方式的改變。□基因組印跡——基因表達時發生可遺傳的變化，造成基因產物的改變，最終導致表型的改變，這種變異的遺傳不符合孟德爾定律。□核外遺傳——細胞質中的細胞器（線粒體、葉綠體等）也含有基因，這些基因控制的性狀也不按孟德爾式遺傳。2

第二節

母體效應

一、椎實螺外殼旋轉方向的遺傳□椎實螺雌雄同體（精子和卵細胞都帶有相同的核基因），一般進行異體授精，單獨飼養時可進行自體授精。椎實螺外殼的旋轉方向有右旋和左旋之分，拿一個螺殼的開口對準自己，開口在你右邊的就是右旋，開口在你左邊的就是左旋。□外殼的旋轉方向由一對基因控制，右旋（D）對左旋（d）為顯性。子代外殼的旋轉方向由其母親的基因型決定，而與父親及它自己的基因型無關。3椎實螺外殼旋轉方向的遺傳5

□

雜交試驗的結果正交組右旋（D/D）♀×左旋（d/d）♂F1（D/d）全為右旋 F2（D/DD/dd/d）全為右旋F3（D/DD/d）右旋；d/d左旋F2代中的d/d，其表型與自身的基因型不一致，是由于母親基因型的效應（影響）延遲至F3才出現3：1的分離比。

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反交組左旋（d/d）♀×右旋（D/D）♂F1（D/d）全為左旋F2（D/DD/dd/d）全為右旋F3（D/DD/d）右旋；d/d左旋

F1代中的D/d，表型與自身的基因型不一致，不因為有D而表現右旋，而是受到其母親的基因型的影響而表現為左旋。F2延遲至F3才出現3：1的分離比。7椎實螺的卵裂方式9

母體的基因型如何影響下一代？

卵細胞由其周圍的滋養細胞提供營養，滋養細胞（雜合體基因型為D/d），其基因產物可進入卵細胞，未受精卵及胚胎的外殼旋轉方向由母體的基因型決定。母體基因型D/D，其卵細胞有D基因產物，后代為右旋；母體基因型D/d，其卵細胞有D和d基因產物，由于D對d為顯性，后代亦為右旋；母體基因型d/d，其卵細胞有d基因產物，后代為左旋。10椎實螺的母體效應11麥粉蛾眼色的遺傳13

麥粉蛾色素是由犬尿氨酸衍生的犬尿素形成。雜合體（Aa）雌蛾的卵母細胞在減數分裂完成前合成并積累了犬尿素，其形成的A或a卵細胞都有足量的犬尿素，甚至存在于aa受精卵發育成的幼蟲中，所以復眼棕褐色。 但是，aa受精卵發育成的幼蟲由于缺少A，不能合成犬尿素，隨著個體發育，犬尿素減少直至耗盡，成蟲復眼成了紅色。14

第三節

劑量補償效應一、劑量補償的概念

□常染色質和異染色質 真核細胞的染色體和染色質是細胞核內同一物質在細胞周期不同時期表現出來的不同構象，染色質分為常染色質和異染色質。○常染色質折疊程度低，處于伸展狀態，染色時著色淺。DNA主要是單一序列和中度重復序列。處于常染色質狀態是基因轉錄的必要條件。15X染色體隨機失活17巴氏小體18

劑量補償——雌性哺乳動物一條X染色體異染色質化（失活），只有一條X染色體具有活性，使雌雄動物雖然X染色體數目不同但基因產物的劑量是平衡的。

補償方式哺乳動物X染色體隨機失活或父源X染色體失活有袋動物父源X染色體失活黑腹果蠅雄性個體X染色體基因表達水平加倍秀麗線蟲雌性個體兩條X染色體基因表達水平減半19

□萊昂假說證據○雌性三色貓腹部白色，背部和頭部散布黃色和黑色的斑塊。

基因型為XBXb,B基因產生黑斑，b基因產生黃斑。XB和Xb隨機失活，有活性的基因表現出相應的斑塊，形成黑黃相間的斑塊。○毛色鑲嵌小鼠黑白斑毛色鑲嵌雌性小鼠

基因型為XBXb,B基因產生黑斑，b基因產生白斑。XB和Xb隨機失活，有活性的基因表現出相應的斑塊，形成黑白相間的斑塊。21毛色鑲嵌小鼠的成因22○人類的6-磷酸葡萄糖脫氫酶（G-6PD）的測定G-6PD基因位于X染色體，男女活性相同，表明女性有一條X染色體失活。G-6PD電泳分出快型F和慢型S，由一對等位基因F和S編碼。FF或SS型出現一條帶，F/S型出現兩條帶。用胰酶消材化處理F/S型女人的皮膚組織，使其分成單個細胞，進行單克隆培養，從各克隆取樣電泳，每個克隆都只有一條帶。23

三、X染色體失活的機制

X染色體上都存在與失活有關的Xic(X染色體失活中心)位點，Xic位點的丟失會影響萊昂化，胚胎不能存活。X染色體失活分起始、維持、擴散3個階段。教材圖10-10。X染色體失活只是部分失活，在失活染色體的Xic位點上發現有活性的基因（XIST）。25Xic的失活作用26

二、孟德爾遺傳規律的例外

孟德爾遺傳規律認為不管遺傳物質來自雙親的哪一方，都具有相同的表型效應。但是，有些遺傳現象是例外的——公驢與母馬雜交生成騾子，公馬與母驢的后代稱為駃騠(jueti),兩者有相當顯著的差別。具有兩條母源的11號染色體的小鼠在胚胎期比正常小鼠小，而具有兩條父源的11號染色體的小鼠在胚胎期比正常小鼠大，但這兩種胚胎都死于發育階段。29

用人工單性生殖的小鼠胚胎，一是全套染色體來自雄性親本，另一是全套染色體來自雌性親本，這兩種胚胎均在胚胎期死亡。亨廷頓病是一種常染色體顯性遺傳病，致病基因HD來自父親，則發病年齡小；致病基因HD來自母親，則發病年齡大。※上述結果表明，父系基因組和母系基因組含有胚胎發育所需的不同信息，小鼠胚胎的正常發育需要分別來自雙親的一套染色體。

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來自父母雙方的同源染色體或等位基因存在著功能上的差異，子代中來自不同性別親本的同一染色體或基因，當發生改變時可以引起不同的表型，這種現象稱為基因組印跡。基因組印跡的概念也可以理解為，基因組在傳遞信息的過程中對基因或DNA片段打下標識、烙印的過程。如果母源染色體的基因被印跡，則父源染色體上的等位基因得到表達；如果父源染色體的基因被印跡，則母源染色體上的等位基因得到表達。基因組印跡不服從孟德爾定律，是一種典型的非孟德爾遺傳。三、基因組印跡（基因組印記）31

小鼠的類胰島素生長因子2(Igf-2)印跡基因

Igf-2突變為Igf-2m將失去原有的影響動物生長的功能，導致可能產生矮小型小鼠，能否產生矮小型小鼠，則取決于Igf-2m的印跡情況

○正反交試驗

♂Igf-2/Igf-2×♀Igf-2m/Igf-2m ↓Igf-2/Igf-2m▲母源的Igf-2m被印跡，父源的Igf-2表達，后代為正常小鼠32

♂Igf-2m/Igf-2m

×♀Igf-2/Igf-2 ↓Igf-2▲/Igf-2m母源的Igf-2被印跡，父源的Igf-2m表達，后代為矮小型小鼠。試驗結果表明：正反交結果不一樣；都是母源的基因被印跡，是一種母系印跡；被印跡的基因表達受抑制，失去生物學功能。33

○基因的印跡過程的三個階段

建立階段——上例母系印跡，印跡在卵子形成過程中建立。維持階段——在胚胎和個體的體細胞中，來自母系的基因繼續維持被印跡的狀態，父源的等位基因得到表達。抹除與重建階段——發生在配子形成的過程中34基因印跡過程的三個階段35基因印跡的機制配子在形成過程中被打上標記DNA的甲基化，阻止基因的轉錄低甲基化或不甲基化：轉錄活躍的基因高度甲基化：不表達的基因36甲基化導致基因組印跡37

□人類的PWS和AS綜合征○不同的癥狀：

PWS智力低下，過度肥胖，身材矮小，小手小足…AS特殊面容，大嘴呆笑，步態不穩，智力低下…○相同的原因

15號染色體長臂15q11—q13有微小缺失

○不同的原因

PWS患者缺失的15號染色體來自父親，即缺少父源15號染色體缺失片段上的基因。

AS患者缺失的15號染色體來自母親，即缺少母源15號染色體缺失片段上的基因。38基因組印跡的轉變39

○印跡基因廣泛分布在基因組中，人類基因組約有100-200個印跡基因。目前研究教為深入的是小鼠印跡基因（見教材表10-3,P272）。40小鼠的印跡基因41

第五節核外遺傳一、核外遺傳現象與核外遺傳學（一）核外遺傳現象

□葉綠體的遺傳——紫茉莉的綠白斑遺傳

紫茉莉有一種品系，同一個體上有些枝條長綠色葉子，有些枝條長白色葉子，有些枝條長綠白相間的花斑葉子。以不同表型枝條上的花朵相互授粉時，其后代的表型完全取決于結種子的枝條，而與采集花粉枝條的表型無關。42紫茉莉葉子的不同表型43不同葉色枝條雜交的結果44

試驗結果的特點：1.正反交的結果不一樣，也不出現孟德爾的分離比；2.后代表型與母本一致,而與父本無關。這種遺傳方式稱為母體遺傳。

試驗結果的解釋：

綠色葉子或花斑葉的綠色部分，其細胞中含正常的葉綠體；白色葉子或花斑葉的白色部分，缺乏正常的葉綠體是一些敗育的無色顆粒——白色體。葉綠體來自細胞質中的前質體，能獨立復制。細胞分裂時，前質體大都通過卵細胞質傳下去，而雄配子中前質體很少或沒有。所以，葉綠體的性狀大都由結種子的親本傳下去，即后代的葉綠體種類取決于種子產生在哪一種枝條上。45

（二）核外遺傳學

孟德爾的分離定律和自由組合定律，以及摩爾根的連鎖交換定律，是揭示位于細胞核染色體上的基因控制性狀的傳遞規律。基因不單存在于細胞核，還存在于細胞質的某些細胞器（葉綠體、線粒體）、質粒、病毒、細菌等之內。。核外基因所控制的性狀的遺傳規律不同于核基因所控制的性狀的遺傳規律，表現出母系遺傳的特性，即后代只表現出母本的某些基因型。因為核外基因在細胞質中，所以又稱為細胞質遺傳研究細胞核染色體以外的遺傳物質的結構、功能及遺傳信息傳遞規律的遺傳學分支學科稱為核外遺傳學。46

二、線粒體DNA的結構與功能（一）線粒體的功能

線粒體是生物體內進行氧化磷酸化的場所，生物體內的合成、呼吸、分泌、機械運動等活動所需的化學能都是由線粒體提供的。線粒體基因組中的基因與氧化磷酸化作用密切相關，很多神經肌肉變疾病都同線粒體基因有關，例如，遺傳性視神經病、老年癡呆癥、線粒體腦肌病、母系遺傳糖尿病等。47（二）線粒體DNA的結構

□1963年，首先在雞胚細胞中發現線粒體DNA，除少數低等真核生物的線粒體DNA是線狀外，一般都呈環狀。□不同物種線粒體基因組大小相差懸殊，已知的是哺乳動物線粒體基因組最小，果蠅和蛙的稍大，酵母的更大，植物的線粒體基因組最大。人、大鼠、小鼠的線粒體基因組都是16.5kb左右。□小鼠每個肝細胞含1000—2000個線粒體，線粒體DNA（mtDNA）在線粒體中是多拷貝的，平均為2.6個。

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□1981年測定了人的mtDNA全序列,共16569bp，沒有內含子，只有87個核苷酸不參與基因的組成。可分為編碼區和非編碼區□編碼區有37個基因，其中：13個編碼多肽的基因，22個tRNA基因，2個rRNA基因。非編碼區為基因組的控制區（或稱取代環）49mtDNA環狀結構50

（三）線粒體DNA的功能

□復制從非編碼區的重鏈復制起點（OH）開始，沿輕鏈順時針方向延伸，直至延伸到輕鏈復制起點（OL）時，輕鏈才開始制。 □轉錄重鏈啟動子（HSP）和輕鏈啟動子（LSP）都在非編碼區，重鏈編碼除ND6以外的其它12條個tRNA基因。 □翻譯·tRNA、rRNA、mRNA均由線粒體自身合成；翻譯所需的各種蛋白，包括氨酰-tRNA、RNA合成