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1、目 录,一、 细胞质遗传的概念及特点 0.5课时 二、 母体影响 0.5课时 三、 线粒体遗传 1.0课时 四、 叶绿体遗传 1.0课时 五、共生体遗传 0.5课时 六、核外遗传与雄性不育性 0.5课时,一、 细胞质遗传(cytoplasmic inheritance),(一)概念,1. 细胞质遗传(cytoplasmic inheritance),细胞质内遗传物质传递、表达规律 细胞质内遗传物质的分布 细胞器：线粒体、质体、中心体等 共生体：卡巴粒 附加体：质粒 细胞质基因组 细胞器和细胞质颗粒中的遗传物质的统称,一、 细胞质遗传(cytoplasmic inheritance),(一)概念
2、,细胞质基因位于细胞核之外，又称核外遗传,2.核外遗传(extranuclea inheritance),卵细胞：为子代提供细胞核和细胞质内各种物质 精细胞：只提供细胞核，不提供或极少提供细胞质 细胞质基因决定的性状，只能通过卵细胞传给子代，受母本基因型控制，又称母体遗传。 细胞质遗传、核外遗传及母体遗传都是研究细胞质基因的遗传规律及现象。,一、 细胞质遗传(cytoplasmic inheritance),(一)概念,3.母体遗传(maternal inhertance),一、 细胞质遗传(cytoplasmic inheritance),(二)特点,一、 细胞质遗传(cytoplasmic
3、 inheritance),(二)特点,二、 母体影响（maternal influence）,核基因产物残留在卵细胞中使子代性状暂不表达 包括 母体卵细胞残留物质对下代某生育阶段表型影响，地中海粉螟(Ephestia)色泽遗传(短暂影响) 。 母体卵细胞残留物质对下代整个世代影响，如锥实螺的外壳旋转方向的遗传(终生影响)。 与细胞质遗传相似，但不是细胞质遗传。,(一)概念及特点,1.母体影响(maternal influence),幼虫皮肤色泽及成虫眼睛色泽受Aa基因控制，AA幼虫有色、成虫褐眼， aa幼虫无色、成虫红眼。,二、 母体影响（maternal influence）,(二)短期母
4、体影响,1.地中海粉螟(Ephestia),正反交后代中aa基因型相同，但表型均同母体。 Aa母体后代因含有犬尿氨酸色素A (核基因产物)呈红色，成虫期A物质消失后表达正常；aa后代无A物质真实表达。 上代卵细胞残留物质影响子代幼虫期性状正常表达。,规律： 正反交F1均为母体遗传，F3均为右:左=3:1核基因遗传 子代表型受母体基因型控制,D后代全右旋、d全左旋 母体基因型使后代性状推迟一个世代表达。,二、 母体影响（maternal influence）,(二)长期母体影响,1.锥实螺(limnaea heredity)杂交实验,2.前定作用,母体卵细胞的生命活动状态决定受精卵或子代表型性状
5、的现象，称前定作用或延迟遗传。 所以，母体影响母体遗传：母体影响是核基因物质推迟子代性状表达；母体遗传是质基因控制性状表达。,锥实螺旋转方向受卵细胞第一次卵裂纺锤体的倾斜方向决定。即母体受精卵卵裂方向旋转方向 D基因纺锤体右倾斜呈右旋，d基因纺锤体左倾斜呈左旋。,二、 母体影响（maternal influence）,(二)长期母体影响,三、 线粒体遗传（mitochondrion inheritance）,(一)酵母菌线粒体遗传 1949，Ephrussi,三、 线粒体遗传,(一)酵母菌线粒体遗传 1949，Ephrussi,3.小菌落变异与线立体,小菌落的细胞色素a、b含量及氧化酶活性比野
6、生型显著降低，因不能有氧呼吸和有效利用有机物而菌落变小。测定小菌落线粒体DNA，几乎检测不到。所以，小菌落突变是线粒体基因突变。 细胞色素氧化酶和ATP酶基因大片段缺失多为无线粒体小菌落，杂交后代因野生型mtDNA随机分配呈野生型。但小片段缺失突变因自身mtDNA能复制转录，后代大小菌斑并存。,三、 线粒体遗传,(二)线粒体基因组（mitochondrion genome mtDNA）,三、 线粒体遗传,(三)线粒体基因组（mitochondrion genome mtDNA）,3. mtDNA组成,多为呼吸相关基因,已定位38个 3个rRNA基因(26s,18s,5s) 22个tRNA基因(
7、如Leu，Lle等) 3个色素氧化酶：coxI、II、III 2个NADH脱氢酶：ND1，DN5 3个核糖体蛋白：rps4、13、14 5个ATP酶： atpA1、2、6、9、10 基因组大小差异明显 人鼠牛16569.16275.16338bp，但酵母达78kb，植物达570kb 酵母有内含子但哺乳动物无。,三、 线粒体遗传,(三)线粒体基因组（mitochondrion genome mtDNA）,3. mtDNA组成,方式：不对称不同步D环式复制。重链H先复制并置换亲链产 生D环，当D环置换到轻链L起点时H反向复制新链， 轻链L开始复制。 特点：活跃不均一。如 0-多次/周期，核非分裂期
8、能复制。 特有复制系统和特定基因。如线粒体DNA聚合酶、细胞色素氧化酶、细胞色素和ATP酶等基因。,三、 线粒体遗传,(三)线粒体基因组（mitochondrion genome mtDNA）,4.mtDNA复制,三、 线粒体遗传,(三)线粒体基因组（mitochondrion genome mtDNA）,5. 转录翻译的半自主性,特有转录系统，如核糖体和多种RNA(rRNA.tRNA.mRNA) 特有翻译系统，如线粒体基因翻译的蛋白质8-62种，随基因组不同，编码的RNA和蛋白种类数不等 。 半自主性，与核基因组相互依存。如线粒体的核糖体蛋白是核基因合成产物与线粒体DNA转录的rRNA结合形
9、成，称半自主性。,如：细胞色素氧化酶 共7个亚基，核基因编码4个，mtDNA编码3个 如：寡酶素 共9个亚基，核基因编码5个，mtDNA编码4个 这种现象又称混合起源。 线粒体蛋白质共有100多种，约10种蛋白是自身合成，其余为核基因合成。,三、 线粒体遗传,(三)线粒体基因组（mitochondrion genome mtDNA）,6. 转录翻译的双重控制性,三、 线粒体遗传,(三)线粒体基因组（mitochondrion genome mtDNA）,7.密码子的宽松性及偏离密码子,线粒体tRNA能识别反密码子第3位AUGC任一碱基，称宽松性。偏离密码子，线粒体基因组与核基因组的密码子部分偏
10、离 UGA： 核DNA中是终止密码，mtDNA是色氨酸 UAG/UAA：核DNA中是终止密码，mtDNA是谷氨或半光氨酸 AGA/AGG：核DNA中是精氨酸，mtDNA终止密码,三、 线粒体遗传,(三)线粒体基因组（mitochondrion genome mtDNA）,8.人类mtDNA基因疾病,mtDNA视神经基因突变疾病 呼吸异常，眼球炎症萎缩或失明 mtDNA肌陈挛基因突变 肌肉红色，陈发性颠挛。 遗传特点：母体传递； 某基因全部mtDNA突变称纯质体，症状最严，部分mtDNA突变称异质体，症状与突变数目有关。 携带者正常表型和纯、异质体的母体均可传递。,(一)紫茉莉 (Mirabil
11、is jalap heredity)斑枝遗传,1.紫茉莉茎色杂交实验 Corres 1909,四、 叶绿体遗传,(一)紫茉莉 (Mirabilis jalap heredity)斑枝遗传,2.细胞质条斑基因不规则表达的原因,四、 叶绿体遗传,(二)玉米叶条斑 (striped iojap trait)遗传,四、 叶绿体遗传,四、 叶绿体遗传（chloroplast inheritance）,(三)衣藻(chlamydomonas reiukardi )叶绿体遗传,1.衣藻杂交实验,四、 叶绿体遗传,(三)衣藻叶绿体遗传,2. 核基因交配型为mt+时，叶绿体DNA不丢失,环状双链裸露，浮力密度小
12、 种间差异小120-190kb，无 5端甲基胞嘧啶 反向重复序列将其划分成长短单链区(LSC，SSC),(四)叶绿体基因组（ctDNA genome）,1.ctDNA的结构特点,四、 叶绿体遗传,四、 叶绿体遗传,已定位113个基因 RNA基因36：rRNA4和tRNA32 转录翻译基因26：核糖体蛋白21个，聚合酶3个和其他2个。 叶绿体功能基因43：类囊体及羧化酶32个，脱氢酶11个 反密码子环和功能基因内均有内含子,(四)叶绿体基因组（ctDNA genome）,2.ctDNA的物理图谱,(五) ctDNA复制、转录和翻译特点,1. 半自主性,四、 叶绿体遗传,复制半自主性。ctDNA能
13、自我复制，但复制酶和参与蛋白是核DNA提供。 转录半自主性。ctDNA能转录70s的核糖体，但众多核糖体小亚基和转录酶是核基因生产。 翻译半自主性。ctDNA能翻译光系统膜蛋白，但光系统 电子固定蛋白是核基因生产。ctDNA能生产叶绿体组成相关的蛋白、但不能生产叶绿体发育增殖相关的蛋白。,(五) ctDNA的复制、转录和翻译系统,2.双重控制性,四、 叶绿体遗传,同一物质双重起源。如:二磷酸核酮糖羧化酶RuBp 核DNA编码：8个小亚基 ctDNA编码：8个大亚基 同一过程双重起源.如叶绿体蛋白合成需30余种tRNA 核DNA和ctDNA约各控制1半。 同一系统双重起源。如:光合作用系统 ct
14、DNA：光合系统(叶绿素合成酶,电子传递) 核DNA：光合系统以及CO2 固定有关酶类,(一) 共生体的概念和特点,五、共生体(symbiont)遗传,1.共生体(symbiont)与附加体(episome),寄主细胞质中一种寄生颗粒，与寄主共生存，称共生体(symbiont)；如草履虫卡巴粒 能独存于寄主细胞或整入其染色体上的颗粒，称附加体(episome)；大肠杆菌F因子,共生体和附加体均能自我复制，对寄主特征特性有一定影响，类似细胞质遗传。,(二)草履虫卡巴粒(Kappa particles) 遗传,五、共生体(symbiont)遗传,2.草履虫(parameclum aurelia)种
15、类,放毒型a 产生草履虫毒素，杀死敏感者 产毒的决定因素有： 有卡巴粒者放毒，无者感毒 核基因K时卡巴粒维持，k时消失 敏感型b 不产生草履虫毒素 细胞质内无卡巴粒,(二)草履虫卡巴粒遗传,五、共生体(symbiont)遗传,3.草履虫繁殖,短时间接合 核基因交换卡巴粒未交换，自体受精，后代放毒：感毒=1：3 长时间接合 核基因及卡巴粒均交换，自体受精，后代放毒：感毒=1：1,特点：胞质内卡巴粒决定表型，呈细胞质遗传 显性核基因K+卡巴粒=卡巴粒维持，放毒；隐性核基因k+卡巴粒 =卡巴粒消失，感毒。,(二)草履虫卡巴粒遗传,五、共生体(symbiont)遗传,4.接合重组(conjugatio
16、n recombination),(二)草履虫卡巴粒遗传,五、共生体(symbiont)遗传,5. 卡巴粒遗传特点,依赖K核基因维持卡巴粒和增殖放毒个体； k核基因时卡巴粒5-8代消失，呈敏感型；有K没有卡巴粒者不放毒。 卡巴粒直径约0.2mm，有类似细胞壁内、外膜，有DNA、RNA、蛋白质和脂类物质。 卡巴粒中可能有噬菌体基因组，能编码草履虫素，产生放毒型个体。,(三)质粒的遗传,五、共生体(symbiont)遗传,1.大肠杆菌的F因子,2.酵母环状质粒（2 环） 能传递酵母基因 3.玉米线状质粒（S1、S2） 能影响玉米花粉育性,滚环式复制，决定细菌性别 F+F-F+，Hfr+F-Hfr+F- 能转移基因，进行基因定位 F +F-F+ 类似细胞质遗传,五、 雄性不育性(male sterility),(一)雄性不育性的现象,1.雄蕊发育异常呈不育花粉，雌蕊正常能受精结实 2.已从18科110多种植物
