遺傳學知識點歸納全套遺傳學教學大綱講稿要點第一章緒論關鍵詞：遺傳學Genetics遺傳heredity變異variation一．遺傳學的研究特點1.在生物的個體，細胞，和基因層次上研究遺傳信息的結構，傳遞和表達。2.遺傳信息的傳遞包括世代的傳遞和個體間的傳遞。3.通過個體雜交和人工的方式研究基因的功能。“遺傳學”定義遺傳學是研究生物的遺傳與變異規律的一門生物學分支科學。遺傳學是研究基因結構，信息傳遞，表達和調控的一門生物學分支科學遺傳heredity生物性狀或信息世代傳遞的現象。同一物種只能繁育出同種的生物同一家族的生物在性狀上有類同現象變異variation生物性狀在世代傳遞過程中出現的差異現象。生物的子代與親代存在差別。生物的子代之間存在差別。遺傳與變異的關系遺傳與變異是生物生存與進化的基本因素。遺傳維持了生命的延續。沒有遺傳就沒有生命的存在，沒有遺傳就沒有相對穩定的物種。變異使得生物物種推陳出新，層出不窮。沒有變異，就沒有物種的形成，沒有變異，就沒有物種的進化，遺傳與變異相輔相成，共同作用，使得生物生生不息，造就了形形色色的生物界。二.遺傳學的發展歷史1865年Mendel發現遺傳學基本定律。建立了顆粒式遺傳的機制。1910年Morgan建立基因在染色體上的關系。1944年Avery證明DNA是遺傳物質。1951年Watson和Crick的DNA構型。1961年Crick遺傳密碼的發現。1975年以后的基因工程的發展。三.遺傳學的研究分支1.從遺傳學研究的內容劃分進化遺傳學研究生物進化過程中遺傳學機制與作用的遺傳學分支科學生物進化的機制突變和選擇有害突變淘汰和保留有利突變保留與丟失中立突變DNA多態性發育遺傳學研究基因的時間，空間，劑量的表達在生物發育中的作用分支遺傳學。特征：基因的對細胞周期分裂和分化的作用。應用重點干細胞的基因作用。轉基因動物克隆動物免疫遺傳學研究基因在免疫系統中的作用的遺傳學分支。重點不是研究免疫應答的過程，而是研究基因在抗體和抗原形成和改變中的作用。2.從遺傳學研究的層次劃分群體遺傳學研究基因頻率的改變的遺傳學分支。群體遺傳學基因結構和基因率的改變例題群體中存在一個隱性有害基因，基因頻率是萬分之一。如果實行優生政策，不準該個體結婚或生育。基因率降低到十萬分之一時，需要多少代？細胞遺傳學研究生物在細胞水平的遺傳結構和功能的遺傳學分支學科。重點：染色體結構合數目的變化與生物表型的關系。進展：細胞表面抗原的形成和改變，細胞信號傳導過程中基因的作用。目前的實驗：細胞表達系統。例如：無籽西瓜的染色體組成.普通西瓜2n＝22誘變成功的4倍體作母本X2倍體父本雜交，獲得3倍體西瓜，在形成生殖細胞時，不能正常減數分裂，所以成為無籽西瓜。分子遺傳學研究生物基因組結構和功能的遺傳學分支學科。基因工程生物制藥分子生物學技術3.從遺傳學研究的對象劃分微生物遺傳學以微生物為研究對象的遺傳學分支。重點研究病毒，細菌，真菌的基因結構，基因功能。基因工程的載體，受體等人類遺傳學研究人類遺傳和變異規律的分支科學。人類性狀的遺傳分析遺傳病的分布和發生機理遺傳病的診斷基因治療遺傳學疾病人類3千多種，涉及上萬個基因。染色體疾病基因突變疾病，線粒體疾病，孟德爾遺傳病，多基因遺傳病.1930年色盲基因第一個定位，1974年kappa輕鏈缺乏癥基因第一個克隆。目前已定位孟德爾遺傳病基因1600多，克隆了其中的940多種腫瘤抑制基因（antioncogene)Rbdel13q1427個exon,12個intron視網膜母細胞瘤克隆的概念與類型四．克隆1．Clone源于希臘文klon，嫩枝的意思，是指從樹上取下嫩枝，栽在地上以成另一棵樹。是細胞、植物、動物或人的精確的遺傳復制。名詞，一群具有相同基因型的微生物。2．哺乳動物細胞克隆技術，又稱哺乳動物的核移植或無性繁殖技術；它是通過特殊的人工手段（顯微操作，電融合等）對哺乳動物特定發育階段的核供體（胚胎分裂球或體細胞核），及相應的核受體（去核的受精卵或成熟的卵母細胞）不經過有性繁殖過程，進行體外重構并通過重構胚的胚胎移植，從而達到擴繁同基因型哺乳動物種群的目的。3．克隆技術存在的問題動物克隆技術雖然取得了一定的進展，但該技術目前還很不完善。存活率低是當今核移植技術的最大缺陷。克隆羊的端粒較同年羊短。可能會減少壽命。基因組印記現象在哺乳動物的發育中普遍存在，基因組印記與動物克隆技術的成功及不足有何關系值得深入研究。核移植過程中產生的個體突變頻率高。第二章基因的概念和結構第一節孟德爾遺傳分析關鍵詞：顯性dominant隱性recessive基因型genotype表型phenotype分離定律lawofsegragation自由組合定律lawofindependentassortment復等位基因（multiplegene）順反子（cistron）超基因（supergene）假基因(pseudogene)可動基因(mobilegene)染色體外基因復等位基因（multiplegene）連鎖（linkage）交換（crossingover）重組（recombination）?插入序列insertedsequence,IS?轉座子transposon，Tn一.分離定律實驗:P:紅花X白花基因型CCcc配子CcF1代紅花基因型Cc配子C，cF2代紅花白花基因型CC，Cccc比例3：1分離定律:雜合體的一對等位基因在形成配子時互相不影響地分到雌雄配子中去的規律。基礎概念雜合體（heterozygote）：基因座上兩個不同的等位基因的個體。純合體(homozygote)：基因座上兩個相同的等位基因的個體。回交(backcross)：雜交的子一代與親代的交配形式。測交(testcross)：雜合個體與純合隱性個體的交配形式。性狀(character)：生物的形態，結構，生理功能過程的特征。顯性(dominant)：雜合子生物表現出來的性狀隱性(recessive)：雜合子生物被掩蓋的性狀。等位基因(allile)：同源染色體上相對位置上的決定同種性狀的基因。表型（phenotype）：生物個體形成的性狀表現。基因型(genotype)：生物個體的基因組成孟德爾假設1.遺傳性狀由遺傳因子決定。2.遺傳因子是成對存在得。3.生殖細胞中具有成對因子中的一個。4.每對因子分別來自雌雄親代的生殖細胞。5.形成生殖細胞時，成對因子相互分離。6.生殖細胞的結合是隨機的。7.遺傳因子有顯隱性之分。孟德爾分離比實現的條件1.雜合體的兩種配子在形成配子時數目是相等的。2.兩種配子結合是隨機的。3.子二代基因型個體存活率是相等的。4.顯性是完全的。二.孟德爾自由組合定律實驗：黃，滿X綠，皺基因型YYRRyyrr配子YRyrF1代黃滿基因型YyRr配子YRYryRyrF2代黃滿黃皺綠滿綠皺基因型Y_R_Y_rryyR_yyrr表型比：9：3：3：1孟德爾自由組合定律:兩對非同源色體上的非等位基因在形成配子時，各自獨立地分開和組合，形成四種基因型的配子。在雜交時四種配子隨機結合，形成四種表型，9種基因型的群體。多對非等位基因分析例題：?AABBCCXaabbcc子一代自交，子二代中，表型為A-B-C-的比例是多少？1.子一代自交，子二代中，基因型為AaBbCc的比例是多少？2.子一代自交，子二代中，雜合體的比例是多少？一個基因決定了一個性狀。一個性狀并不一定由一個基因所決定。事實上，很多性狀由一系列基因所決定。當考察性狀的遺傳方式時，是以在其它基因相同的條件下，僅僅列出了差別的基因。例題一對表型正常的夫婦生有一個有病的孩子和一個表型正常的孩子。1.再生一個是有病孩子的機會是多少。2.如果表型正常兒子與一個另一個同樣類型的表型正常女子結婚，生有病子女的機會是多少。如果一個表型正常，等位基因是雜合的男子與一個純合隱性基因的病女子結婚，生有5個孩子，其中無病子女的機會是多少，3病2正常的機會是多少。孟德爾分離定律的普遍性適用于單基因遺傳性狀的分析例如：人類的白化病；RFLP(DNA限制性內切酶片段長度多態性。)EcoRV酶切人體基因組DNA，與苯丙氨酸羥化酶基因探針雜交，獲得3Okb和25kb的兩種類型，父母是正常表型，兩個孩子一個是表型正常30kb/25kb雜合體一個是有病個體，25kb/25kb純合體，推測，25kb可能與有病基因連鎖。孟德爾定律數據的統計處理適合度測驗(goodnessoffit)實驗實際比數與理論比數適合的程度。卡平方測驗適合度孟德爾定律的適用范圍?并顯性：當一對等位基因雜合時，兩個基因所控制的性狀同時表達的現象。?外顯率－帶有顯性基因個體表現出所控制的性狀的實際數與理論數之比。第二節

連鎖遺傳分析F1雜合子形成配子時，兩對基因有保持親代原來組合的傾向，并且這種傾向與顯隱性無關。

摩爾根的試驗摩爾根根據大量實驗結果，提出連鎖交換定律，即遺傳的第三定律：處在同一染色體上的兩個或兩個以上基因遺傳時，聯合在一起的頻率大于重新組合的頻率連鎖（linkage）：同一親本的基因趨向于聯合交換（crossingover）：同一親本的基因相互分開，重新組合重組（recombination）：由于同源染色體上的不同等位基因間的重新組合，產生不同于親本的類型重組頻率recombinationfrequency,RF重組頻率的計算：重組頻率（RF）：重組型數目/(親本型數目＋重組型數目)1%重組值為一個單位，稱一個厘摩，記作1個CM。基因在染色體上的距離以重組值為根據，畫出的基因距離圖稱遺傳學圖（geneticmap）。三點測交(threepointtesscross)

關于連鎖和交換的幾個實例l用RFLP做Arabidopsis遺傳圖：兩個親本分別用不同限制性內切酶做酶切，并分別用探針A（藍色）和探針B（綠色）做Southern雜交。若兩種RFLP自由分離，F2代中親本型和重組型出現頻率相同（CaseI）；否則，若二者緊密連鎖，重組型出現頻率將大大小于親本型出現頻率(CaseII)根據重組頻率可以計算遺傳標記RFLP間的圖距。l應用連鎖遺傳分析做疾病的產前基因診斷β地中海貧血是一種常見的遺傳疾病，重癥型往往造成死亡。可通過產前診斷預防患兒的出生。利用幾種限制酶對幾個地中海貧血家系的患者及其父母進行RFLP分析。根據所得結果，可選用特定的探針和限制性內切酶對胎兒做產前基因分析。家系分析用限制性內切酶AvaII和探針βIVS以及限制性內切酶HindIII和探針pRK28進行分析第三節血型遺傳學復等位基因：一個群體中，存在著2個以上的等位基因。?ABO血型系統遺傳方式A血型：IAIA;IAiB血型：IBIB;IBiAB血型：IAIBO血型：ii例題?一對分別都是AB血型的夫妻，所生的子女A型，AB型B型????某一人群B血型占0.45，O血型占0.36，計算該群體中A和AB血型的比例。孟買血型和類孟買血型特例：臨床中發現有一位病人在驗血中確定為B血型，在接受O型血的輸血后，引起凝血反應。在對供血者血液重新檢測時發現，其血細胞在與抗A血清反應時，初時無反應，2個小時后呈凝集反應。所以確定供血者為A型，而不是O型。有一犯罪嫌疑人在犯罪現場留下的唾液鑒定血型是O型，但是在重點檢查某一嫌疑人時，檢測出該人的血型是B型，在其它舉證都確鑿的情況下，已經確認該人是犯罪人，為什么會出現體液與血液血型不一致的現象？有一AB血型男子與O血型女子結婚，生了一個O型孩子，分析其原因。CISAB。9q34同源染色體不等交換。二．Rh血型系統遺傳分析恒河猴紅細胞（Rhesusmonkeys抗原）免疫家兔兔抗猴血清檢測人紅細胞。85％產生凝集反應15％無凝集反應定名恒河猴紅細胞抗原為Rh抗原。Rh陽性血型的紅細胞帶有Rh抗原，無抗體。Rh陰性血型的紅細胞沒有Rh抗原，有抗體Rh血型新生兒溶血癥Rh陰性血型的母親懷有Rh陽性血型的胎兒，在母親胎盤異常情況下，臨產時會出現母親的抗體進入新生兒血液中，與嬰兒的抗原產生免疫反應，造成嬰兒溶血。Rh血型的遺傳機制Rh抗原受控與3個緊密連鎖的基因座：Cc；Dd；Ee。以單倍型方式傳遞。當D基因存在時，為Rh陽性。d基因沒有相應的抗原，是Rh陰性血型。單倍型：一條染色體上的基因組成。CDE；CDe；CdE；Cde;cDE；cDe;cdE;cde;三．人類白細胞抗原（hunmanlecucocyantigen，HLA）抗宿主反應：受體抗原－供體抗體排斥反應：受體抗體－供體抗原主要組織相容性抗原系統（majorhistocompatibilityantigensystem）主要組織相容性復合體基因（majorhistocompatibilitycomplexgene,MHC）HLA的遺傳機制主要組織相容性抗原按免疫性分為三類：第一類：移植抗原（transplantationantigen）,位于T淋巴細胞上，編碼基因為：HLA——A，B，Ｃ第二類：免疫反應的信息傳遞抗原。編碼基因為：HLA——DR，DQ，DP第三類：補體蛋白，與抗原－抗體復合物作用。編碼基因為：HLA——C2，C4，Bf同一條染色體上的基因組成被稱為單倍型（haplotype）白細胞抗原的單倍型分析父抗原：A2，A11，B13，Bw46母抗原：A3，A9，B5，B7子1抗原：A2A3B7Bw46子2抗原：A11A9B5B13子3抗原：A2A9B5Bw46子4抗原：A3A11B7B13子5抗原：A3A11B7Bw46四．MN血型的遺傳分析人群中存在著MN血型系統，受M和N兩個基因控制，并顯性。MNMMMMNNMNNNMN血型的遺傳分析MNSs是緊密連鎖的血型基因單倍型是：MS;NS;Ms；Ns基因型有10種：MS;NS;Ms；NsMS／ＭS;Ms／ＭsＮS／NS;Ｎs／NsMS／NS;ＭＳ／ＭsMＳ／Ｎｓ;Ms／NsＮＳ／Ｍｓ；ＮＳ／Ｎｓ例題：用M和N血清檢查一個家庭，確定父親基因型是NN,母親是MM，兒子是MM。結論：兒子不是該夫妻的親生孩子。但是其它血型和方法證明孩子的確是親生的。發現了Mg抗原亞型。Mg抗體不能與M抗原反應。檢測結果，父親表型是具有Mg和N抗原，基因型是MgN。五．伴性血型遺傳Xg血型的遺傳分析Xg抗原是目前發現的第一個與性別有關的抗原基因:Xga有Xg抗原Xg無Xg抗原Xga對Xg顯性第四節基因組中的轉座成分一．轉座因子玉米粒顏色的遺傳。正常：有色?有色異常：有色?無色，色斑玉米的轉座子?玉米色粒調控元件Ac-Ds系統第9染色體C基因，色素合成基因。Ac基因，自主移動的調節因子。4.5kb,5個exon,編碼轉座酶。Ds基因，非自主移動的受體因子。0.54.0kb,與Ac有同源序列。插入引起色素不能合成。?插入序列(insertionsequence,IS)僅含有轉座酶基因的簡單轉移序列。長度多在700－1500bp左右。由末端反向重復序列(IR)，轉座酶基因組成。插入基因組中時，在靶位上生成正向重復序列(DR)常見的IS結構IS長度末端IR靶位DR插入選擇IS1768239隨機IS213274195熱點IS414281811（12）AAAN20TTTIS51195164熱點IS101329229TNAGCNIS50153199熱點轉座子(transposon,Tn)?帶有轉座酶基因等必需基因及抗藥性等與轉座無關基因的轉座因子。結構特征：兩端具有同向或反向插入序列，同時，兩端的IS可能相同或不同。常見的轉座子：轉座子長度標記末端取向Tn55700KanRIS50反向Tn109300TetRIS10反向Tn92500CamRIS1正向反轉錄轉座子（retrotransposon）通過RNA為中介，反轉錄成DNA后進行轉座的可動元件。病毒超家族（viralsuperfamily）,可編碼反轉錄酶或整和酶，自主轉錄。呈DNA時，具有LTR序列。非病毒超家族（nonviralsuperfamily）,不可編碼反轉錄酶或整和酶，不能自主轉錄。呈DNA時，無LTR序列。果蠅的轉座子

P(PElement)開放閱讀框ORF0…ORF1…ORF2…ORF3內含子123P因子表達差異：ORF0，1，2?66KD，轉座阻遏物ORF0，1，2，3?87KD，轉座酶P型細胞質：含66KD，阻遏轉座酵母的轉座子

Ty（Transposonyeast）轉座引起的遺傳效應?插入突變?插入失活?插入帶來新的基因?非精確解離形成突變(缺失，重復，到位)?插入激活第五節其它基因結構一．順反子（cistron）?早期的基因概念：基因是一個功能單位，重組單位，突變單位。?發展的基因概念:基因是一個功能單位，基因內部可突變和重組。一個基因就是一個順反子。基因的順式和反式排列?1977年SangerFX174基因轉錄起始點不同，但是共用同一段DNA序列或幾個核苷酸的不同基因。二．染色體外基因?線粒體基因組?線粒體是真核細胞中的細胞器。每個細胞中含有幾十至數千個線粒體。每個線粒體有多個線粒體基因組拷貝。線粒體是非孟德爾式遺傳方式，在高等生物中具有母性遺傳的特征。mtDNA的遺傳特征?母性遺傳：mtDNA全部來自母親，線粒體隨機分配到子細胞。?mtDNA無內含子，無修復系統。?mtDNA復制，轉錄，翻譯所需的酶由核基因組提供。?mtDNA一般沒有蛋白質保護。?mtDNA合成存在與細胞整個周期。?具有突變和缺失熱點。mtDNA致病的遺傳機制?線粒體基因組本身突變?線粒體基因組突變可以引起視覺神經和心肌性疾病。點突變：由于mtDNA裸露，易受損傷，且無修復機制。所以突變頻率較高。11778密碼突變，arghis視覺神經性疾病。缺失：常見5kb,8470bp13447bp7.4kb,8637bp16073bpmtDNA插入核基因組溶酶體途徑：核酸水解酶下降，mtDNA不能完全消化，片段游離在細胞質中。直接游離：mtDNA復制中同源重組，產生mtDNA斷片。線粒體崩解：由于理，化，病等因素，線粒體腫脹破裂，釋放出mtDNA.以上DNA片段插入核基因組，造成突變。基因的相互作用?互補基因（conplementarygenes）修飾基因?修飾基因（modifiers）?上位效應（epistasis）第三章腫瘤的遺傳學關鍵詞:?細胞周期?癌基因(oncogene)病毒癌基因V-oncogene細胞癌基因C-oncogene?抑癌基因(antioncogene，tumorsuppressorgene)?腫瘤轉移抑制基因（metastasissuppressorgene）一.腫瘤的生物學特征與流行病學腫瘤是基因的疾病，凡是腫瘤，都與基因組的變異有關。但是，與基因組有關的疾病并不一定都是遺傳的。腫瘤有遺傳性的，也有非遺傳性的(散發性的)。?單克隆起源（monoclonaltheory）一個腫瘤的細胞群體源于一個轉化單細胞的不斷增殖而成。對細胞群的遺傳標記分析，具有高度一致性。例如：多灶性細支氣管肺泡癌（BAC），原發灶，衛星灶，轉移灶中的不同區域的癌細胞k-ras具有相同的突變。腫瘤家族集聚?癌家族：具有較多成員發生腫瘤的家族。G家族1895年－1976年842名成員中95名患癌。特征：發病率高；發病高峰40－50歲；男女比例相等；男多是胃癌，腸腺癌；女多是子宮癌。垂直傳遞，72％患者雙親之一患癌。符合常染色體顯性遺傳方式。?家族性癌：在一個家族內多個成員出現的同一種癌。例如：結腸癌，12－15％有家族史。特征：患者一級親屬發病風險比一般高3倍。若發病年齡早和雙側性腫瘤，發病風險高30倍。常見的遺傳性腫瘤腫瘤易感基因在相同環境下發生腫瘤可能性比一般基因組具有更多機會的基因。肺癌易感基因CYP1A1酶在肺中表達，參與煙草中多環芳烴類物質代謝。該基因具有MspI多態，m2m2基因型具有肺癌易感性。染色體畸變的原因二.腫瘤的遺傳機制?癌基因的異常表達癌基因突變癌基因低甲基化癌基因擴增染色體易位(基因重排，融合基因)?抑癌基因失活癌基因能在體外引起細胞轉化，在體內誘發腫瘤的基因。?細胞內的原癌基因高度保留，從酵母到人都存在，這些基因與細胞生長，增殖，分化有關，并受到精細和嚴格的控制。?原癌基因具有的生物學功能：生長因子；生長因子受體；參與信號傳導的蛋白激酶；核內蛋白等。細胞周期抑癌基因高甲基化調節基因細胞G1期?????S期癌基因發現?1911年Rous發現雞肉瘤病毒（RSV）能使雞胚成纖維細胞轉化，也能使雞誘發腫瘤。?1976年從RVS病毒中發現了src癌基因。克隆了該基因，是第一個V－onc?1982年從人膀胱癌細胞中分離出了細胞癌基因ras基因。是第一個C-onc細胞癌基因(c-onc)1976年，Bishop從Rous病毒中分離出癌基因src,并在動物正常細胞中發現有同源序列。以后在許多病毒癌基因都在細胞中都發現了它的同源序列，這些序列被稱為細胞癌基因。病毒癌基因源于細胞癌基因。癌基因致癌機制癌基因突變原癌基因ras編碼189個氨基酸的蛋白是一個細胞信號傳導中起著開關作用的蛋白，當rasgene突變時，ras蛋白一直處于開的狀態，細胞生長。rasproto-oncogene11261189glyglnˉarg(G?C),k-rasoncogene?ras附近插入了啟動子，啟動癌基因表達。?ras的CCGG甲基化程度降低，癌基因異常高表達。DNA的CpG島的甲基化，干擾了轉錄因子與啟動子識別位點的結合，降低了基因的表達。癌基因去甲基化，引起高表達致癌。抑癌基因高甲甲基化，引起低表達致癌。腫瘤抑制基因（tumorsuppressorgene）一類與細胞周期調控有關的基因，當這些基因正常表達時，具有抑制細胞分裂的功能。這些基因的失活或缺失，會導致細胞非正常的分裂，正常細胞有可能轉化為腫瘤細胞。首先發現的腫瘤抑制基因視網膜母細胞瘤發現Rb基因缺失呈雜合體時，細胞是正常的，缺失純合體時細胞轉化。顯示該基因是純合隱性致癌。Rb純合缺失后致癌表明Rb基因存在時對腫瘤細胞有抑制作用，因此Rb是腫瘤抑制基因。del(13)(q14)腫瘤抑制基因(tumorsuppressorgene)

抑癌基因(anti-oncogene)以參與細胞周期調控的形式，對正常細胞的增殖起負調控作用，抑制細胞的惡性轉化。癌基因與抑癌基因比較特點oncogeneanti-oncogene基因屬性cell增殖基因組織分化基因致癌方式激活，異常表達基因丟失或失活誘發機理突變或易位突變或缺失致癌機理顯性隱性三.腫瘤細胞轉移腫瘤細胞從原發腫瘤脫落，進入細胞外基質與脈管內，輸送至遠端適宜的組織中克隆生長。浸潤轉移是惡性腫瘤的重要特征，也是腫瘤病人死亡的主要原因。用myc等癌基因染小鼠，可以使小鼠產生癌細胞，但是不轉移。說明轉化與轉移不是同一類基因。腫瘤浸潤機制整合素基因（integrinsgene）細胞表面粘合受體細胞基質粘附蛋白錨定細胞。腫瘤細胞表達金屬蛋白酶降解粘附蛋白，使得細胞失去固著作用。正常細胞含有金屬蛋白酶抑制因子基因（TIMP

gene）,表達的蛋白能與蛋白酶結合，抑制它的水解功能，從而錨定細胞。腫瘤細胞該基因表達受阻。Metastaticgeneandmetastaticsuppressorgene轉移和抑制轉移基因浸潤轉移：腫瘤細胞從原發腫瘤中脫落，進入細胞外基質和血管或淋巴管中，遷移到遠處其它組織生長的現象。腫瘤轉移抑制基因實驗：小鼠黑色素瘤k-1735細胞系中發現，去轉染正常小鼠，有高轉移和低轉移之分。消減雜交法尋找轉移相關基因－nm23nm23高表達，腫瘤低轉移，反之，高轉移。應用：可作轉移預測；腫瘤轉移抑制。腫瘤基因診斷與治療?MicmRNA?geneknockoutoncogene?轉基因(antioncogene)?免疫法(淋巴因子基因轉入)?自殺基因自殺基因(suicidegene)能夠編碼產生將非活性或無毒性前體藥物轉化成活性活毒性藥物的酶的基因。HSK-tk/GCV(胸腺激酶－丙氧鳥苷)系統：細胞中存在著胸腺激酶(HSV-tk),GCV是臨床上治療皰疹病毒的藥物。將HSK-tk基因轉入癌細胞后給GCV藥，使得GCV在胸腺激酶作用下生成三磷酸GCV，能阻斷細胞DNA合成產生細胞毒作用。第四章基因和染色體關鍵詞：

重復duplication

缺失deletion

倒位inversion

易位translocation一．.染色體結構的畸變?染色體基因組結構大片段的改變。?重復：染色體區段增加。?缺失：染色體片段丟失。?倒位：染色體位置顛倒。?易位：非同源染色體片段位置互換。重復duplication重復的細胞學和遺傳學效應?細胞學效應：減數分裂時，同源染色體配對出現弧狀結構。弧狀結構是重復的部分。?遺傳學效應：出現突變，嚴重時死亡。基因劑量不平衡造成發育異常.動態突變（dynamicmutation）:DNA序列中由于寡核苷酸拷貝數目的變化，引起生物表型改變的突變，稱為動態突變。動態突變通常是由三聯體密碼子重復數目的增加而形成的。X脆性染色體綜合癥是由于在X染色體P27.3位置上CGG拷貝數目增加到200以上，引起基因的改變，形成痕跡很重的染色體，突變的部分很容易被打斷，所以被稱為是脆性染色體。脆性位點是染色體上在特殊條件下易斷裂的位點，可能為收縮或縫隙。在人類染色體上已發現一系列的脆性位點。其中研究最詳盡的位于

X染色體上，目前發現其與智障有關。脆性X綜合癥為X連鎖遺傳，出現幾率在男嬰中為1/2500，主要成因可能是因為CGG三核苷片段重復數目的變化。缺失deletion:缺失是指染色體部分片段的丟失。缺失往往不會發生回復突變，從而使得未發生缺失的染色體上的隱性等位基因得以表現，也可能造成表達產物不平衡。缺失的細胞學和遺傳學效應:細胞學效應：減數分裂時，同源染色體配對出現弧狀結構。弧狀結構是正常的染色體部分。遺傳學效應：出現突變，嚴重時死亡。有時會出現擬顯性現象。倒位：是指染色體一個片段發生顛倒。倒位往往形成無效

的配子，從而使算出的重組頻率偏低。倒位的細胞學效應和遺傳學效應:?細胞學效應：倒位雜合體在減數分裂同源染色體配對時，形成倒位環。?遺傳學效應：倒位區內重組，形成不可育配子。被稱為“抑制重組。”平衡致死系l緊密連鎖或中間具有到位片段的相鄰基因由于生殖細胞的同源染色體不能交換，所以可以非等位基因的雙雜合子，保存非等位基因的純合隱性致死基因，該品系被稱為平衡致死系。l易位translocation易位是指染色體片段的轉移，既可發生在非同源染色體間，亦可發生在同一條染色體的不同位置。

易位往往造成基因移位或斷裂，影響基因功能。易位的細胞學效應和遺傳學效應?細胞學效應：易位雜合體在減數分裂同源染色體配對時，形成十字型結構。?遺傳學效應：形成不可育和可育配子，各占1/2。被稱為“半不育。”二．染色體數目的改變l整倍數改變單倍體n2倍體2n3倍體3n多倍體4n，5n….同源多倍體（ABC）（ABC）（ABC）異源多倍體（ABC）（A’B’C’）（A’’B’’C’’）染色體數目的改變?非整倍數改變單體2n-1缺體2n-2雙單體2n-1-1l表觀遺傳變異（epigeneticvariation)）基因的DNA序列不發生改變，但是由于DNA甲基化，RNA選擇性剪接等作用，使得基因表達發生改變的現象，稱為表觀遺傳變異。l基因組印記（genomicimprinting）基因在世代傳遞過程中，由于DNA的甲基化作用，來源于父母本的等位基因會有不同的表現。個體表現出上代遺傳下來的基因組印記的效應。就好像被打上了父母的印記一樣。但是，被打上父母印記的基因在生殖細胞形成時，印記會被抹去，重新打上自己的印記。第五章細菌和染色體的遺傳分析關鍵詞：?細菌的F因子?細菌的雜交?中斷雜交（基因梯度順序分析）?重組作圖?轉導?轉化?順序四分子分析?噬菌體基因重組一．細菌的遺傳分析細菌染色體:細菌染色體大多為裸露的環狀閉合DNA雙鏈，沒有組蛋白和其他蛋白質結合，也不形成核小體結構。（這種結構有利于外源DNA的插入。）E.coli基因組E.coli的染色體為閉合雙鏈環狀DNA，長約1333um.2001年10月15日完成了E.coliK12菌株的基因組全序列測定。總共4639221bp，4279個蛋白質編碼基因，115個編碼rRNA和tRNA的基因。F因子高頻重組（highfrequencyofrecombination）,Hfr梯度轉移作圖中斷雜交實驗：采用HfrxF-,根據染色體上基因進入F-細胞的時間和次序作圖。Hfrthr+leu+azirtonrlac+gal+strsXF-thr-leu-azistonslac-gal-strr重組作圖（recombinationmapping）轉導（transdution）由噬菌體作介導，將基因組DNA轉入受體細胞的過程，稱為轉導。轉化（transformation)。沒有噬菌體作介導，由DNA直接轉入受體細胞的過程，稱為轉化順序四分子分析單倍體營養體在營養或生長環境不利時，轉入有性生殖。菌絲產生的單倍體分生孢子與另一個菌絲的原子囊果中的單倍體子囊孢子雜交。形成2倍體的雜合體，該2倍體經過第一次減數分裂，獲得一個細胞內含有4個單倍體的產物，4個單倍體產物呈直線排列，稱為：四分子，對四分子進行的遺傳學研究，稱為四分子分析（tetradanalysis）著絲粒作圖根據四分子標記基因間的交換，計算著絲粒與標記基因的重組值，被稱為：著絲粒作圖。DNA損傷修復?避免差錯的修復光復活修復切除修復重組修復?傾向差錯的修復應急修復（SOS）光復活與切除修復?1949年發現紫外線的對DNA的損傷可以通過可見光照射而提高生存率。?1960年R.B.Setlow發現紫外線的對DNA的損傷是形成T＝T二聚體。?光復活酶修復：光復活酶基因表達，解開T＝T二聚體。?切除修復：UvrA,B,C基因編碼的內切核酸酶切除T＝T兩端12－13個bp，然后在DNA多聚酶和DNA連接酶的作用下，以正常的鏈為復制模板，合成正常的DNA鏈。重組修復:1965年A.J.Clark發現uvr突變后，E.coli仍可對紫外線造成的損傷進行修復，發現了重組修復機制。參與基因recA。DNA復制突變?溫度敏感型DNA復制突變型：溫度40度時，正常細菌還可以DNA復制，但是DNA復制突變型受到抑制。把突變型從許可溫度轉入非許可溫度中培養，一種突變型立刻停止DNA復制，稱為DNA復制快停突變型。一種突變型慢慢停止DNA復制，稱為DNA復制慢停突變型。?慢停突變型：DNA復制中的發動有關基因的突變，當溫度達到突變的敏感溫度時，該基因停止發動，但是已經復制的DNA將繼續延長，停止在DNA復制終點。?快停突變型：DNA復制中的延長鏈有關基因的突變，當溫度達到突變的敏感溫度時，該基因停止轉錄，表達的蛋白也立即失活，DNA復制不再延長。DNA復制停止在任意階段。?快停突變型：DNA復制中的啟動好有關基因的突變，當溫度達到突變的敏感溫度時，該基因停止轉錄，但是已經表到的蛋白將繼續發揮復制延長的功能，直到蛋白質用完或失活后，DNA鏈復制停止。Aems法誘變?沙門式桿菌缺陷型，不能在基本培養基上生長，當培養皿的中間涂上待測的藥物時，如果沒有回復突變，就沒有菌落出現，如果出現突變，在藥物周圍會有菌落生長。與對照相比，突變頻率高，說明待測藥物誘變強。突變率:生物群體中基因突變的比例。顯性基因的突變率計算軟骨發育不全癥是常染色體顯性遺傳病。如果在94075的嬰兒中發現10例本病患者，其中有2例的親體也患此病，計算該基因的突變率。（10－2）/2(94075-2=4.2X10-5細菌突變的檢測細菌誘變后，是由于后來培養過程中出現的變異還是誘變時出現的變異？鏈霉素抗性細菌在含有鏈霉素的培養基上可以生長，敏感型不能生長，突變型是誘變的，還是篩選的？營養依賴型突變篩選第六章基因組關鍵詞:基因組（genomic）定位克隆功能克隆定位候選克隆遺傳標記一．基因組結構C值悖論?生物體單倍體DNA總量稱為C值。高等生物具有比低等生物更復雜的生命活動，所以，理論上應該是它們的C值也應該更高。但是事實上C值沒有體現出與物種進化程度相關的趨勢。高等生物的C值不一定就意味著它的C值高于比它低等的生物。這種生物學上的DNA總量的比較和矛盾，稱為C值悖論。DNA序列的分類?基因序列和非基因序列基因序列：以起始密碼子開始，終止密碼子結束的一段DNA序列，稱為開放閱讀框（openreadingframe,ORF）非基因序列：基因序列以外的DNA序列。?編碼序列和非編碼序編碼序列：編碼RNA和蛋白質的DNA序列。非編碼序：內含子和基因的間隔序列。?單一序列和重復序列單一序列：基因組中只有一份的DNA序列。重復序列：基因組中重復出現的序列。例如，STR，SNP，微衛星DNA等。二．尋找基因的思路：功能克隆l克隆（致病）基因的一種策略。收集所要克隆的基因的蛋白質產物及其功能的信息，用以分離基因，并對基因進行定位。l定位克隆利用遺傳連鎖或細胞學定位技術將致病基因定位于染色體的特定區帶主要方法：家系調查法體細胞雜交法核酸雜交技術用遺傳標記進行基因定位形態標記morphologicalmarkers細胞標記cytologicalmarkers生化標記biochemicalmarkers分子標記molecularmarkers分子遺傳標記在核酸分子水平，對具有相對差異的等位基因DNA多態性的標記，廣泛存在于高等生物編碼區和非編碼區，又稱為DNA分子標記，是DNA水平上遺傳變異的直接反映。特點:1.直接以DNA形式表現，在生物體各發育階段,各組織均可檢測到。2.數量多，遍及整個基因組。3.多態性高，自然界存在許多等位突變，無需專門創造特殊的遺傳材料4.中性，不影響目標性狀的表達，與不良性狀無必然連鎖5.許多分子標記表現為共顯性（codominance）,能夠鑒別出純合基因型與雜合基因型，提供完整的遺傳信息分子遺傳標記發展lRFLPrestrictfragmentlengthpolymorphism限制性片段長度多態性。以DNA酶切片段的長度的不同，形成的多態性。lSSLPsimplesequencelengthpolymorphism簡單序列長度多態性，又稱為VNTRvariablenumbertandemrepeat數目可變的串聯重復多態性指重復單位相對較小,由重復單位的序列差異和數目變化,可形成豐富的多態性。包括:小衛星序列minisatellite微衛星序列microsatellite,?小衛星DNA標記minisatellite，核心序列為11－60bp，主要存在于染色體靠近端粒處，由于其拷貝數變化，在不同個體間中存在串聯數目的差異，若在重復序列兩側有限制性內切酶酶切位點，則切下來的片段會呈現出多態性。可用于DNA指紋，DNAFinger。?微衛星DNA標記microsatellite，指以2－7個堿基為核心單位串聯重復而成的一類序列（微衛星DNAmicrosatelliteDNA，又稱為STRshorttandemrepeat短串聯重復序列）,由于核心序列重復數目的變化而在群體中呈現出遺傳多態性，但在同一家系內具有高度的遺傳保守性，以孟德爾方式遺傳。散布于整個基因組中。lSNPsinglenucleotidepolymorphism單核苷酸多態性，是指在基因組內特定核苷酸位置上存在兩種不同堿基，其中最少一種在群體中的頻率不小于1％。SNP分為兩種形式：基因編碼區的SNP，稱為cSNP遍布于基因組內的大量單堿基變異SNP分析的特點：（1）SNP數量大，分步密集，平均每1000bp就有一個SNP（2）SNP比STR擴增更有效，不會產生假帶（3）由于SNP是二態的，易于自動化批量檢測，易于用計算機分析結果SNP與RFLP和STR等DNA標記的主要不同在于：不再以“長度”的差異作為檢測手段而是直接以序列的差異作為標記。但SNP單個基因座的多態性很差，只有二態，為此采用多個SNP基因座進行“單倍型”分析十分重要。lAFLPamplifiedfragmentlengthpolymorphism擴增片段長度多態性通過DNAPCR擴增基因組DNA的模板，隨后用電泳將擴增片段分離，通過DNA譜帶鑒別多態性。lRAPDrandomamplifiedpolymorphismDNA隨機擴增多態性用于擴增多態性DNA的引物是隨機的。在做多態性分析時，用一組引物（20－40個）在基因組全序列上掃描可獲得基因組多態性的豐富信息。lSSCPsinglestrandconformationpolymorphism單鏈構象多態性是基于PCR擴增而新發展起來的DNA多態性分析，利用PCR特異的擴增出基因組的目的DNA片段，變性后形成的單鏈DNA在自然條件下能形成一定的空間構象，并且這種空間構象由DNA鏈的堿基序列決定，若堿基發生變化，將在電泳圖譜上表現出不同生物個體的特異性，即多態性。定位候選克隆?該方法是定位克隆的進一步發展?將疾病相關基因定位于染色體相關區域?該染色體區域得到若干候選基因?進一步分析得到目的cDNA差異表達原理:比較不同個體或不同細胞來源，即通常所指的樣本(tester，Ｔ)和參照(driver，Ｄ)的蛋白質或ｍRNA兩者之間的差異，如缺失或特異表達部分，從而發現新基因消減雜交（subtractivehybrization）

利用目的基因在兩種組織或細胞中表達的差異，或者在不同發育階段、不同狀態下表達差異，通過其mRNA或單鏈cDNA進行雜交，除去兩者之間相同的基因成分，使表達有差異的基因得到充分富集。它的實質是對兩組基因轉錄本全面比較，去同存異，分離差異表達基因Subtractivecloning生物信息學方法:通過序列的ORF預測?建立cDNA文庫?差減雜交得到均質化文庫?cDNA序列測定?生物信息學分析，ORF預測同源性比較，功能預測生物信息學網頁：NCBI界面ORF預測軟件：ORFFinder讀框預測實例通過EST拼接例如：已知小鼠某基因在人當中有高度同源序列?用該小鼠cDNA比對人的EST數據庫?得到一簇EST后，將相鄰的EST通過相互重疊部分進行拼接。?得到人對應的完整cDNA的序列后，兩端設計引物在cDNA文庫中進行PCR，得到該cDNA的克隆。?至此，與小鼠對應的人的該基因得以克隆出來。EST拼接實例基因芯片技術的應用?使用傳統方法尋找新基因，不僅需要投入大量的資金，而且針對性不強，效率低下，絕大部分工作都是繁瑣重復勞動?￡第七章基因與發育關鍵詞:細胞分化,細胞凋亡,形態建成一.什么是發育?從生物學角度來說，發育是生物的細胞分裂，分化，形態建成，生長繁殖的一系列過程。?從遺傳學角度來說，發育是基因按照特定的時間，空間程序表達的過程。研究基因對發育的調控作用的學科就是發育遺傳學（DevelopmentalGenetics)。發育遺傳學的研究特點?發育是生物的共同屬性發育是貫穿每個生物體的整個生活史。對有性生殖生物而言，則是從受精卵開始到個體正常死亡。其中早期胚胎發育過程包括受精、卵裂和胚層分化,是發育的關鍵的階段,如哺乳類的早期發育過程二.發育遺傳學的研究特點?發育是基因型與環境因子的相互作用遺傳控制發育的圖式（pattern），發育則是基因按嚴格的時間和空間順序表達的結果，是基因型與環境因子相互作用轉化為相應表型的過程。發育遺傳學的研究特點?發育調控基因具有保守性無脊椎動物和脊椎動物，如線蟲、果蠅和人類的發育途徑基本相同，控制發育的基因在進化上是保守的，在結構和功能上有很高的同源性。發育遺傳學的研究特點?發育中基因之間的作用生物發育過程中的基因與基因的相互作用對執行了發育進程的調控。個體發育的生物學功能?細胞分化的多樣性功能細胞分化形態建成生長?生命的延續性功能性別分化繁殖細胞定向（commitment）?決定（determination）:早期胚胎期間的全能或多能干細胞在基因的調控下，確定了特定細胞的分化趨勢，即指定了這些細胞的分化命運。例如：受精卵分裂成512個細胞時所有細胞已經定位，并確定了特定細胞的形態建成等命運。?特化（specification）：細胞或組織按照已經被決定的命運自主地進行分化，形成特異性組織或細胞地過程。例如：被決定命運的細胞，按照指令繼續分化成特定的組織，形成體節，器官等不同形態。細胞分化的基因作用l基因的等價性（genomeequivalence）全能干細胞所有基因是一致的，并且基因具有相同表達的能力。細胞的全能性指生物體的每個細胞都具有能重復個體的全部發育階段和產生所有細胞類型的能力。植物的細胞全能性大于動物細胞。l雙重開關（binaryswitch）：在不同發育途徑的決定點上，具有多向分化功能起核心作用的基因。l細胞編程性死亡（programmedcelldeath,PCD）多細胞生物的一些細胞在發育中不再為生物體所需或受到損傷時，會激活遺傳控制的自殺機制死亡。這種自我毀滅的死亡稱為細胞編程性死亡。l細胞凋亡（apoptosis）是編程性死亡的一種方式。細胞編程性死亡在生物發育中具有重要作用，有關基因發生突變，就會引起發育異常。l細胞凋亡與線粒體:線粒體在凋亡的表現釋放細胞色素電子傳遞改變細胞氧化還原作用改變細胞凋亡基因?ICE基因：表達白介素轉移酶，誘導細胞凋亡。?bax基因抑制bcl-2，誘導細胞死亡。?bcl-2人的原原癌基因，促使細胞生長。?ced-9線蟲中與人bcl-2的同源基因。?把將要形成的內胚層器官的細胞拖入胚胎內部，外胚層細胞置于四周。–母系基因在發育中的作用：干細胞（stemcell）：能不斷增殖更新自身，具有分化能力的細胞。?全能干細胞（totipotent）:能夠分化產生各種細胞直至個體的細胞，例如胚胎干細胞（embryonicstemcell）。?多能干細胞（pluripotentstemcell）:具有多種分化能力的細胞。例如不同胚層的特異性細胞可以分化形成特定的組織何器官。?多效干細胞（multipotentstemcell）：具有專一分化能力的細胞。例如骨髓中的造血干細胞?1998年11月，美國Wisconsin-MedisonUniversity的James.A.Thomson從人類胚胎的囊胚期內細胞群中直接分離了多能干細胞。?同時美國John-HopkinsBayviewHospital的John.D.Gearhart從終止妊娠的胎兒組織中原本要發育成睪丸或卵巢的部位取得細胞進行培養，得到多能干細胞。特異組織中分離出干細胞VincentTropepe(science

vol287.2000.3)從成年小鼠的眼睛中鑒定出一種干細胞。這些細胞的克隆可以分化出視網膜特異的細胞類型，包括視桿細胞，雙極細胞，Miiller膠質細胞細胞核的去分化?高度分化的細胞核在一定的條件下，可能脫離原有的分化特征，形成具有高度分化能力的全能干細胞能力。例如：蝌蚪的腸壁細胞核移植到去了核的卵中，發育成蝌蚪。克隆羊多利等。人胚胎干細胞面臨的技術難題。?胚胎干細胞極易分化為其他細胞，如何維持它在體外擴增時不分化？?如何定向誘導干細胞分化？?由胚胎干細胞在體外發育成完整的器官尤其是象心、肝、腎、肺等大型精密復雜的器官還需要技術上的突破。?如何克服免疫排斥反應??胚胎干細胞有形成畸胎瘤的傾向，其安全性如何？模式形成（patternformation）?胚胎形成不同類型的細胞，而這些細胞有分別構成不同的組織、器官，并形成有序的空間結構的過程?動物最初的模式形成主要涉及胚軸(embryonicaxes)形成和相關細胞的分化?胚軸：前－后軸(anterior-posterioracis)背－腹軸(dorsal-ventralaxis)中－側軸（或左－右軸）(mediolateralaxis)三．命運圖l決定胚胎極性的基因?母體效應基因(maternaleffectgene)?裂隙基因（gapgene）?成對規則基因（pair-rulegene）?體節極性基因(segmentpolaritygene)?同源異形基因(homoeoticgene)母性效應基因和分節基因相互作用決定體軸（A-P，D-V）的形成（11-24）◆A-P軸前端由bicoidmRNA及其表達產物的梯度決定（11-25）◆A-P軸的后端由nanos基因的作用決定（11-26）◆bicoid和nanos基因產物的協同作用生成早期胚胎A-P軸（11-27）◆D-V軸建成中，腹部結構按背部基因蛋白在核內的梯度形成，而背部結構的形成則取決于腹部基因蛋白dpp的梯度（11-28）分節基因決定體節形成（11-29）◆分節基因的突變效應◆gap基因的表達形成的體節◆pair-rule基因表達的條紋圖式（stripepattern）◆segmentpolarity基因的表達產生14條條紋(homeotic)基因的表達決定每個體節的結構如觸角、口、腿、翅、胸部和腹部等（本節第二部分）◆體節形成中的遺傳層次（genetichierarchy）母性效應基因（maternal-effectgenes）

母性效應基因編碼轉錄因子、受體和調節翻譯的蛋白，在卵子發生（oogenesis）中轉錄，產物儲存在卵母細胞中，沿前-后軸呈梯度（gradient）分布。

母性效應基因產物的梯度起始胚胎發育,突變研究指出，調節果蠅發育的母性效應基因約40個。合子基因（zygoticgenes），又稱為分節基因（segmentationgenes）

分節基因在受精后依賴于母性效應蛋白的分布轉錄。

根據突變分析，分節基因約有60個,可分為三類，即裂隙基因（gapgenes）、成對規則基因（pair-rulegenes）和體節極性基因（segmentpolaritygenes）裂隙基因?受母體效應基因的調控，在胚胎一定區域內表達（2個體節），該基因突變，使得胚胎體節出現裂隙。例如：Hunchback基因生成頭胸，抑制腹部的基因。突變時，不生成口和胸。是受bcd基因調控的gapgene.成對規則基因?受裂隙基因調控，體節間隔的特定基因。突變時胚胎的體節有缺失的現象。例如：ftz基因，轉錄1.8kbRNA,突變時，由于7個體節相關的細胞死亡，體節減少了一半。體節極性基因?受成對規則基因調控，保持體節中的重復結構的一致性。例如：engrail基因，保持前后體節的分界，該基因突變時，缺失每一體節的后半部分。◆同源異形基因（homeoticgenes）或選擇者基因（selectorgenes）,主要包括Antennapediacomplex（ANT-C）和Bithoraxcomplex（BX-C）（11-19）

胚胎體節的劃分確定后，同源異形基因負責確定每個體節的特征結構。若發生突變，會使一個體節上長出另一個體節的特征結構，如ANT-C基因的突變使觸須變成腿（11-20）和四翅果蠅（11-21）?

同源異形基因受成對規則基因和裂隙基因調控：同源異形基因序列中有180個核苷酸的保守序列，稱為同源異形框（homeobox），編碼的60個氨基酸殘基為同源異形基因編碼的蛋白質的同源異形域（homeodomain），是與DNA結合的motif，起轉錄調控作用。生物學功能是保持特定體節的結構特征。同源異形基因家族?

BX-C約300kb,僅含三個同源異形基因（ubx,abdA,abdB）,但許多突變影響調控區（11-22）?

哺乳類中的同源異形基因復合體稱為Hox基因簇，與果蠅中的同源異形基因有同源性（11-23）第八章

基因表達與調控關鍵詞:基因表達（geneexpression）,負調控（

Negativecontrol

）,阻遏蛋白（repressorprotein）,正調控（

Positivecontrol

）一．基因調控方式§。基因表達（geneexpression):基因通過轉錄和翻譯，產生蛋白質產物和直接轉錄RNA參與生物功能的過程。§基因調控：涉及基因的啟動關閉，活性的增加或減弱。發生在轉錄階段，轉錄后加工階段和翻譯階段。§負調控（

Negativecontrol

）：阻遏蛋白（repressorprotein）結合在受控基因上時不表達，不結合時就表達的形式。§正調控（

Positivecontrol

）：基因表達的活化物（activators）結合在受控基因上時，激活基因表達，不結合時就不表達的形式。?Cis－acting，順式作用與靶基因位于同一條染色體上的DNA序列發揮調控作用?Trans-acting，反式作用基因編碼產物，RNA或protein調控另一簇基因的表達二．基因表達與調控?調節元件?轉錄調控?翻譯調控TheLactoseOperonin

E.coli誘導系統負調控

乳糖操縱子?在乳糖存在下，乳糖作為誘導物，與調節基因產生的阻遏物結合，改變了阻遏物結構，不能再結合到操作基因上，使得RNA多聚酶能夠與啟動子結合，啟動。轉錄了分解乳糖的三個結構基因。?當乳糖分解完以后，調節基因產生的阻遏物結合到操作基因上，使得RNA多聚酶不能夠與啟動子結合，啟動。停止轉錄分解乳糖的結構基因。誘導系統負調控調節基因產物結合到操作基因基因上，啟動結構基因不能轉錄。§在底物存在下，底物作為誘導物，與調節基因產生的阻遏物結合，改變了阻遏物結構，不能再結合到操縱基因上，使得RNA多聚酶能夠與啟動子結合，啟動。轉錄了分解底物的結構基因。§當底物分解完以后，調節基因產生的阻遏物結合到操縱基因上，使得RNA多聚酶不能夠與啟動子結合，啟動。停止轉錄分解底物的結構基因。誘導系統正調控調節基因產物結合到操作基因基因上，啟動結構基因轉錄。§在底物存在下，底物作為誘導物，與調節基因產生的活化物結合，改變了活化物結構，使得復合物能夠結合到操縱基因上，RNA多聚酶能夠與啟動子結合，啟動。轉錄了分解底物的結構基因。§調節基因的產物在沒有底物存在下，不能與結合到操縱基因上，RNA多聚酶不能夠與啟動子結合，啟動。停止轉錄分解底物的結構基因。阻遏系統負調控調節基因產物結合到操作基因基因上，啟動結構基因不能轉錄。§在底物存在下，調節基因產生的阻遏物不能與操縱基因結合，使得RNA多聚酶能夠與啟動子結合，啟動。轉錄了合成底物的結構基因。§當底物合成以后，調節基因產生的阻遏物與底物的復合物結合到操縱基因上，使得RNA多聚酶不能夠與啟動子結合，啟動。停止轉錄合成底物的結構基因。阻遏系統正調控調節基因產物結合到操作基因基因上，啟動結構基因能轉錄。?調節基因產生的活化物與操縱基因結合，使得RNA多聚酶能夠與啟動子結合，啟動。轉錄了合成底物的結構基因。?當底物合成以后，調節基因產生的活化物與底物的復合物不能結合到操縱基因上，使得RNA多聚酶不能夠與啟動子結合，啟動。停止轉錄合成底物的結構基因。誘導和阻遏系統主要區別調控類型有底物無底物誘導系統＋－阻遏系統＋－正負調控區別調控類型有阻遏物無阻遏物負調控－＋正調控＋_三．復制與轉錄?DNA復制：DNA多聚酶?ＲＮＡ轉錄：依賴于ＤＮＡ的RNA多聚酶?反轉錄：依賴于RNA的DNA多聚酶基因表達過程THEPROCESSOFGENEEXPRESSION原核與真核生物基因轉錄調節水平?ＤＮＡ轉錄?mＲＮＡ加工?翻譯?翻譯后加工環境因素誘導的轉錄調控由于環境因子的改變，使得生物體特定基因的表達受到了相關基因的調控，這種調控形式稱為環境因素誘導的轉錄調控。溫度誘導的轉錄調控元件?熱休克基因（Heat－Shockgene)：編碼熱休克蛋白的基因。例如：hsp70gene?熱休克轉錄因子（heat-shocktranscriptionfactor,HSTF）：存在于細胞核中一種對溫度敏感的多肽因子。?熱休克反應因子（heatshockresponseelements,HSEs）：在hsp70gene上游40－90bp，被HSTF識別的DNA序列。?熱休克基因（Heat－Shockgene)在原核和真核生物中都發現了這類基因，當生物體處于高溫時，熱休克轉錄因子（heat-shocktranscriptionfactor,HSTF）被激活，結合到熱休克反應序列上，促使熱休克基因轉錄，表達的蛋白為HSP70，對細胞在高溫下起穩定作用。生物因子誘導的轉錄調控?生物體在生物因子誘導下的轉錄調控。這類因子的調控一般都需要通過細胞信號傳導系統，將信息傳遞細胞核內的DNA上，誘導了轉錄進行。其中有的因子直接進入細胞內參與誘導，有些因子通過細胞跨膜蛋白受體，間接進行誘導。增強子（enhancer）?生物中能夠增強基因表達的調控序列。作用特征：?可以相隔數千個堿基對遠距離發生調控作用。?不管正向或反向，均可以發揮調控作用。?在結構基因的上游或下游都具有調控的作用。?P/lacZ融合基因在果蠅染色體上受調控序列增強子(enhancer)的調控。這一序列可與P啟動子相互作用，起始lacZ的轉錄。?在三個品系中，P/lacZ融合基因插入位置不同品系一插入位置靠近眼特異性增強子，只在眼睛細胞中調控轉錄品系二插入位置靠近腸特異性增強子，只在腸細胞中調控轉錄品系三插入位置靠近非特異性增強子，在不同組織的各種細胞中均調控轉錄?Enhancertraps增強子捕獲：假設不同組織特異性增強子在染色體上的位置靠近其所調控的基因。例如，在眼睛中，眼特異性增強子在對眼睛功能或發育重要的基因附近。用?°隨機插入?±的融合基因P/lacZ可鑒別不同種類的增強子，以及其所控制的基因，因此稱為增強子捕獲第九章數量性狀的遺傳學

關鍵詞:多基因效應,生物性狀基本統計方法,遺傳率,近交系數一.質量性狀與數量性狀?質量性狀：表型之間截然不同，具有質的差別，用文字描述的性狀稱質量性狀。如水稻的糯與粳，豌豆的飽滿與皺褶等性狀。?數量性狀：性狀之間呈連續變異狀態，界限不清楚，不易分類，用數字描述的性狀。如作物的產量，奶牛的泌乳量，棉花的纖維長度等。?數量性狀的遺傳在本質上與孟德爾式的遺傳完全一樣，只是需用多基因理論來解釋。數量性狀與質量性狀的關系?數量性狀與質量性狀由于以下原因有時很難確定：區分的方法不同；粒小麥的籽粒顏色。基因的對數不同；植株的高矮。觀察的層次不同；閾值性狀，多胎。數量性狀的多基因遺傳閾值性狀遺傳多基因假說（multiplefactorhypothesis）?數量性狀是許多對基因共同作用的結果?每一對基因對性狀表型的表現所產生的效應是微效的?微效基因的效應是相等，而且相互累加?微效基因顯性不完全?微效基因對環境敏感數量性狀基因數的估計4n=F2代個體總/F2代中極端個體數例如:獲得子二代22016個子代，其中極端子代86個，計算所涉及的基因數。4n=22016/86n=4多基因效應的累加方式?算術平均數累加子一代表型是兩個親代的算術平均數。累加效應＝

純合顯性表型－純和隱性表型顯型顯性有效基因數增效基因累加值：74－24每個增效基因是18cm；AAAA:2+18x4=74AAAa:2+18x3=56AAaa:2+18x2=38Aaaa:2+18x1=20aaaa:2多基因效應的累加方式?幾何平均數累加子一代表型是兩個親代表型乘積的平方根。累加效應＝F1表型/2的平方根。例題：雜交同上F1穗長：?74X2＝12.2每個增效基因值：?12.2/2=2.47cmAAAA:2x2.474=74.2AAAa:2x2.473=30.1AAaa:2x2.472=12.2Aaaa:2x2.471=4.9aaaa:2環境與基因型形成的變異二.數量性狀遺傳分析的統計學基礎?平均數（average）：?方差（variance）與標準差（standardeviation）:例題：57個玉米穗長度(cm，x)5678觀察數(個)421248平均數

5x4+6x21+7x24+8x857=6.63方差：變數與平均數的偏差的平均平方和。積加X2=52x4+62x21+72x24+82x8=2544積加X＝5x4+6x21+7x24+8x8=378n=57S2=

2544－(378)257－1＝0.67選擇差異與遺傳率三.數量性狀的遺傳率?表型方差=遺傳（基因型）方差+環境方差?VP=VG+VE?其中VG=VA+VD?VA：加性方差,由基因的相加效應所產生的方差?VD：顯性方差，基因在雜合狀態時的顯性效應所產生的方差廣義遺傳率h2＝遺傳方差/表型方差＝VG/VG+VE狹義遺傳率h2N＝相加遺傳方差/表型方差＝VA/VG+VE?廣義遺傳率：H2=VG/VP=(VF2-VE)/VF2?=(1/2VA+1/4VD)/(1/2VA+1/4VD+VE)?如果控制同一性狀有n對基因：A,a;B,b;…N,n?則F2的遺傳方差:?VG=1/2aa2+1/2ab2+…+1/2an2…(VA)?+1/4da2+1/4db2+…+1/4dn2...(VD)?設：VA為加性效應產生的方差?VD為顯性效應產生的方差?則表型方差VF2=1/2VA+1/4VD+VE（表型方差可由觀察值來計算。）?如果控制同一性狀有n對基因：A,a;B,b;…N,n?則F2的遺傳方差:?VG=1/2aa2+1/2ab2+…+1/2an2…(VA)?+1/4da2+1/4db2+…+1/4dn2...(VD)?設：VA為加性效應產生的方差?VD為顯性效應產生的方差?則表型方差VF2=1/2VA+1/4VD+VE（表型方差可由觀察值來計算。）廣義遺傳率：h2=VG/VP=(VF2-VE)/VF2狹義遺傳率：h2=VA/VP=(1/2VA）/VF2?要求出VA,需用F1個體回交兩個親本：?F1(Aa)XP1(AA)得B1;?F1(Aa)XP2(aa)得B2。?B1,B2的表型方差分別計算如下B1的平均數和遺傳方差的計算

(AAXAa)B2的平均數和遺傳方差的計算

AaXaaB2的遺傳方差：VB2=?(a2+d2)–[?(d-a)]2=1/4*(a+d)2?1/4VA=VF2–1/2(VB1+VB2)由VB1,VB2可分離出加性方差VA?B1,B2遺傳方差的平均值：?（VGB1+VGB2）=1/4(a2+d2)?（VB1+VB2）=?VA+?VD+VE?而F2的表型方差VF2=?VA+?VD+VE?由上述二式即可求出VA,進而求出狹義遺傳率。狹義遺傳率h2＝VA/VG+VE對遺傳率的幾點說明?遺傳率是一個統計學概念，是針對群體，而不是用于個體；?遺傳率反映了遺傳變異和環境變異在表型變異中所占的比例，遺傳率的數值會受環境變化的影響；?一般來說，遺傳率高的性狀較容易選擇，遺傳率低的性狀較難選擇。四．近親繁殖和雜種優勢?近交和近交系數?近交系數（F）：一個個體從其某一祖先得到一對純合的、且遺傳上等同的基因的頻率。?近交系數的計算（利用家系圖）近交系數計算舉例?表兄妹結婚所生子女的近親系數：?F=4*（1/2）6=1/16伴性遺傳基因近交系數計算舉例?表兄妹結婚所生子女的近親系數：?F=（1/2)3+2(1/2)5=1/16伴性遺傳基因近交系數計算舉例?表兄妹結婚所生子女的近親系數：F=0平均近交系數

（meancoefficientofinbreeding）衡量群體中血緣關系程度或近交的流行程度。近親婚配的危害如果近親婚配中的祖先的有害基因是純合隱性致病的基因，個體在群體中的攜帶有害基因的機會是概率事件，近親婚配的子女的有病可能性是：Fq＋（1－F）q2說明：?來源于同一祖先的等同基因的概率是1/16q?不同來源的純合基因的概率是15/16q2?總概率是：1/16q+15/16q2=q2+pq/16?雜種優勢?1、顯性說：雜合態中，隱性有害基因被顯性有利基因的效應所掩蓋，雜種顯示出優勢。?PAAbbCCDDee...XaaBBccddEE…?F1AaBbCcDdEe……….(出現雜種優勢)?2、超顯性說：基因處于雜合態時比兩個純合態都好。?Pa1a1b1b1c1c1d1d1...Xa2a2b2b22c2d2d2…?F1a1a2b1b2c1c2d1d2…..(出現雜種優勢)第十章群體遺傳學關鍵詞:Hardy-Weinberg定律,基因頻率,遺傳漂變一．群體遺傳學基本概念◆群體遺傳學（populationgenetics）：研究群體中的基因組組成以及世代間基因組變化的學科。◆群體（population）：指孟德爾群體，即在特定地區內一群能相互交配并繁育后代的個體。一個最大的孟德爾群體就是一個物種。◆等位基因頻率（allelefrequency）：一個群體中某一等位基因在該基因座上可能出現的等位基因總數中所占的比率。任一基因座的全部等位基因頻率之和等于1。例題：某一1000人群中MN血型的分布是MMNN250500250M的頻率：(250X2+500)/1000x2=0.5N的頻率：(250X2+500)/1000x2=0.5◆基因型頻率：一個群體中不同基因型所占的比率。全部基因型頻率的總和等于1。◆群體遺傳結構：群體中各種等位基因的頻率以及由不同的交配體制所產生的各種基因型在數量上的分布。◆Hardy-Weinberg定律：在一個大的隨機交配的群體內，基因型頻率在沒有遷移、突變和選擇的理想條件下，世代相傳保持不變。由英國數學家Hardy，G.H和德國醫學家Weinberg，W于1908年提出。平衡群體：在生物個體隨機交配，且沒有突變，選擇情況下，群體的基因型頻率世代保持不變這樣的一個群體稱為平衡群體。隨機交配一代，基因型頻率發生改變的群體不是平衡群體。一個非平衡群體，隨機交配一代以后，成為平衡群體。平衡群體鑒定?AAAaaa是否平衡1.0.50.5-2.0.40.20.4-3.0.250.50.25+二．改變群體基因頻率的因素●突變能產生新的等位基因，但改變基因頻率的速率很慢●自然選擇是進化的潛在動力●突變與選擇對常染色體上等位基因頻率的聯合效應●遺傳漂變對進化平衡的不可預測效應●遷移造成群體間的基因流（geneflow）選擇的作用?協同進化：在突變和選擇的作用下，對不同五中間具有趨同進化的趨勢，這種現象稱協同進化。?遺傳負荷：如果一個群體的突變不斷積累，并且這些突變是有害的，