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1、方面，随着生物结构和功能复杂 程度的增加，需要的基因数量和产物种类越多，因此 C值也相应地增加。Figure 3.5 DNA content of the haploid genome is related to the morphological complexity of lower eukaryotes, but varies extensively among the higher eukaiyotes. The range of DNA values within a phylum is indicated by the shaded area.另一方面, 6一 w Cspm spa
2、su- SUUOM spow I espegs-ewEew s.qEvFigure 3.6 The niiniinuni genome size found in each phylum increases from prokaryotes to mammals.比，物种的c值及其进化复杂性之间没有 :格的对应关系，这种现象称为c值悖理(C value paradox)。value paradox:the lack of direct relationship第七章真核生物的遗传分析 重点：真核生物的基因组；真菌的遗传分析； 真核生物重组的分子机制。 难点：顺序四分子分析。第一节真核生物基因组
3、一、c值悖论二、N值悖论三、真核生物基因组DNA的复杂度一、C值悖论基因组(genome)： 一个物种单倍体的染 色体数目及其所携带的全部基因称为 该物种的基因组。genome 一 The complete set of sequences inthe genetic material of an organism. Itincludes the sequence of each chromosomeplus any DNA in organelles.C值(C-value)：是指生物体的单倍体基因 组所含DNA总量。每种生物各有其相对恒定的C值， 不同物种的C值之间有很大差别。最小的 C值是
4、支原体，小于106bp；最大的C值是 某些显花植物和两栖动物，可达lOllbpoC值同生物的进化有什么关系？生物 的C值，即基因组的DNA总量是不是随着生 物的进化而相应地增加？Minimum genome size increases with the phylum between the C value and phylogenetic complex人们对c值悖理已经提出许多解 释：包括基因组的部分或完全加倍、转座、 返座已加工假基因、DNA复制滑动、不等交 换和DNA扩增等。Petrov等又提出一个解 释是：各种生物基因组的大小是由于基因组 中长期积累起来的过量的非编码DNA被清 除的
5、速率不同所造成的结果，即DNA丢失的 速率愈慢，那么基因组DNA含量愈高。二、N值悖论面对由基因组测序和注释所揭示出 来的线虫、果蝇、植物以及人等的有关蛋白 质编码基因的数目如何进行解释？比如：人的基因组(3300Mb) 25, 000个左 右的基因；线虫基因组(97Mb)19, 000个基因； 果蝇基因组(常染色质部分的120Mb) 13, 600个基因;水稻基因组(389Mb) 37, 544个基因 等等。非常明显，果蝇基因组比线虫基因组 大,进化地位比线虫高，而编码基因反而比 线虫少；人的基因组应该是最复杂的，人的 进化地位最高，但编码的基因还没有水稻基 因组的多。物种的基因数目与生物进
6、化程度或生 物复杂性的不对应性，这被称之为N值悖理 (N value paradox)。从N值悖理说明，生物体的复杂性 不仅仅是基因数目的函数，随着生物体复杂 性的增加，基因的大小和基因结构的复杂性 亦增加。较为复杂的生物通过内含子的可变 剪接使一个基因产生多个蛋白质分子。另 外，随着生物体复杂程度的增加，其基因组 中基因重复程度增加。基因结构复杂性的增 加还体现在结构域的数目上。内含子的数目 也是随着生物体复杂性的增加而增加的。三、真核生物基因组DNA的复杂度真核生物基因组DNA C值和N值 悖理现象都表明其DNA序列的复杂度，为 此可通过复性动力学来检测基因组DNA序 列的复杂性。也就是通
7、过DNA的变性和复 性反应的动力学过程分析DNA序列的性 质，由于复性的速率取决于互补的DNA序 列之间的随机碰撞,所以DNA复性是一个 双分子二级反应。 序列复杂性 同一类生物中基因组大小相差悬 殊，其主要差别在于“多余” DNA的量 的差别。“多余” DNA量多，则基因组 大；反之，则小。所谓“多余” DNA主 要是重复序列。序列复杂性：是指不同序列的总长度， 或 者说：DNA分子中不重复碱基的总 量( 用bp来表示)。 若一个DNA分子长度为106bp,完 全不含重复顺序，则x=106 (bp) o DNA复性动力学 基因组内单一序列和重复序列 的组成情况，可通过DNA复性动力学研 究来
8、确定。 DNA复性:当变性DNA的两条互补链在 除去 变性因素后，可以重新或部分恢复 成 双螺旋结构。 ds DNAssDNA 复性的速率可用下列公式表示： dC/dt=-kC2其中，C是在t时单链DNA的浓度，k 是二级反应常数。上述公式可以重排为-dC/C2=kdt对上式积分整理得：C/C0 = l/(l+kCOt) 这里CO是t=0时DNA的初始浓度 该公式表明反应中单链DNA所占百分 数(C/C0)是DNA浓度(C0)同反应时间(t)乘 积的函数，通常用COt来表示。如C/C0对COt作图可以得到下图的曲 线，称为Cot曲线(见图5-4) o当C/C0=0. 5,即复性反应完成一半时(
9、t 1/2)的 Cot 值定义为 COt 1/2 o1.00.0经推导可得;站比二1/ko如果基邸肿每-种駆只有-化 那么基瑚越规駆级的复雜献, 复髓緬小,k醐所呱切 与穗复序躺基囂大小虹饥基因姐A的琳/2 = 基因组B的C（）t,2基鮒的核WffiT基KW核WffiS5-4 鹼用3弘躺牆刘0触18幻灯片19C0tl/2除了决定于基因组的大小以外, 还取决于每个基因的核昔酸序列的重复次 数。重复次数越少则复性越慢，COtl/2越 大。真核生物基因组的复性曲线往往出现2 个或3个明显不同的COt 1/2位置，说明这 类基因组中包含着重复次数显然不同的几 个成分。19幻灯片20下图是假设的一个真核
10、生物基因组复性 曲线。 真核生物基因组序列的类型: 1）单拷贝序列 在一个基因组中只有一个拷贝或23个拷贝。真核生物的大多数基因 在单倍体中都是单拷贝的。 2)中度重复序列 中度重复序列中的重复单位平均长 度约300bp,重复次数为10102。另 一类中度重复序列的重复次数为103 105o以回文形式存在的中度重复序列1 b c t ty t 4dy bi1；2 rA 1 C，Q Ca* F 1 ia b(cV i严I5ttAQAA(1)(blB(r6 g申起掰躺#舫郊建拟俪酿趙 MIR3) 高度重复序列通常这些序列长度为6200bp,重复次 数在106以上。这些重复序列大部分集中在 染色体的
11、异染色质区，特别是在着丝粒和端 粒附近。高度重复序列中常有一些AT含量很高 的简单串联重复序列。大多数高等真核生物 都有20%以上的高度重复序列，而且数目变 化很大，这类序列的多少对C值的影响可能 最大。23幻灯片24卫星 DNA (satellite DNA)是一类高 度重复的DNA序列。各种DNA在氯化锂梯度 离心中，平衡时的浮力密度决定于它的GC 含量，GC含量越高，浮力密度越大。对一 个物种来说，当基因组DNA切断成数百个碱 基对的片段进行超离心时，常在主要DNA带 的前面或后面有一个次要的DNA带相伴随， 这样的DNA即被称为卫星DNA隐蔽卫星 DNA(cryptic satelli
12、te DNA):是用密度梯度离心时，存在于DNA主 带中的高度重复序列。果蝇(D.virilis)基因组中有3种主 要的卫星DNA,它们的核心序列非常相似， 改变一个碱基，足以从I型卫星序列变成II 或III型卫星序列。II或III型卫星序列为 D. virilis特有，I型卫星序列存在于与上 述果蝇相似的其他果蝇类中。果蝇(D.virilis)的卫星DNAJ2训LI【1皿111仙n训11inw川阳I伽加讪崛谢业帼-地狀晦汕由瞅址礼第二节真菌类的四分子分析与作图一、顺序四分子的遗传分析二、非顺序四分子的遗传分析一、顺序四分子的遗传分析粗糙链砲霉是子囊菌的真菌，属于 低等真核生物，能进行无性繁殖
13、和有性繁 殖。第一次纟裂今需和第二决今裂今离Mw pt和发生了交换的减数分裂，其产物（四 分子）中的等位基因在排列方式上是不 同的。前者称为第一次分裂分离，又称 MI模式；后者称为第二次分裂分离， 或称为Mil模式。实验材料：红色面包霉着丝点距离: 点看待,粗糙链砲霉减数分裂的特点：1）每次减数分裂结果（四个抱子，或 其有丝分裂产生的八个子囊砲子）都保 存在一个子囊中；2）具有严格的顺序：四分子或八分子在子 囊中呈直线排列直线排列四分子或 直线排列八分子。并且其子囊抱子在子 囊中的排列顺序与处在减数分裂中期I 赤道板上染色单体的排列顺序完全一致链抱霉减数分裂的4个产物留在一 起，称作四分子，并
14、且是顺序四分子。对四 分子进行遗传学分析，称作四分子分析。四分子分析是一种作图技术，仅用来对 某些单倍体真核生物包含在一个结构内的 一个减数分裂的产物，减数分裂四分子进行 基因作图。帝序徘刊的&嗪葩孑顺序四分子在遗传分析上具有很多 优越性：1）子囊抱子是单倍体；2）子囊抱子在子囊中直线排列；3）着丝粒可看成是一个基因座位。 着丝粒作图 着丝粒作图：利用四分子分析 法，测定基因与着丝粒间的距离。 原理：在一对非姐妹染色单体间没 有发生着丝粒和基因交换的减数分裂野生型：能合成赖氨酸，记为lys+, 能在基本培养基（不含赖氨酸）上正常生长, 成熟子囊砲子呈黑色；赖氨酸缺陷型：不能合成赖氨酸，记为 lys-,在基本培养基上生长缓慢，子囊鞄子 成熟较迟，呈灰色。用不同接合型的lys+和lys-杂交，在 对子囊进行镜检时发现子中lys+和lys-有 六种排列方式。 第一次分裂分离: 第二次分裂分离:+将着丝点当作一个基因位计算基因位点与着丝点间的交换值，估计基因与着丝点间的 遗传距离，称为着丝点距离。3-7TUn心7T+ ade+ + +ade+ade+ +ade+ + adenicadenic+nic adenic ade
