第十章细跑质遗传 第一节细胞质遗传的概念和特点 概念 1.核遗传:核基因组所控制的遗传现象和 遗传规律。主导地位。 2.细胞质遗传( cytoplasmic inheritance): 细胞质基因所决定的遗传现象和遗传规律,也称 为非孟德尔遗传(non- Mendelian inheritance) 染色体外遗传( extrachromosomal inheritance) 遗传学的发展。遗传物质主要存在于细胞器线 粒体、质体(叶绿体等和细胞质颗粒(质粒)中 、特点 如果精子不提供细胞质,即没有细胞质参与 受精,那么细胞质就表现以下遗传特点: 遗传方式为非孟尔,杂交后代一般不出
第十章 细胞质遗传 第一节 细胞质遗传的概念和特点 一、概念 1. 核遗传：核基因组所控制的遗传现象和 遗传规律。主导地位。 2. 细胞质遗传(cytoplasmic inheritance)：由 细胞质基因所决定的遗传现象和遗传规律，也称 为非孟德尔遗传(non-Mendelian inheritance)， 染色体外遗传(extrachromosomal inheritance)。 遗传学的发展。遗传物质主要存在于细胞器[线 粒体、质体(叶绿体)]等和细胞质颗粒(质粒)中。 二、特点 如果精子不提供细胞质，即没有细胞质参与 受精，那么细胞质就表现以下遗传特点： 1. 遗传方式为非孟尔，杂交后代一般不出
现一定比例的分离:正交和反交的遗传表现不 A×B 正交 B×A 反交 2.母性遗传:由细胞质基因控制的性状, 只能由母本传递给子代,F通常只表现母方的性 状。通过连续的回交能把母本的核基因全部置换 掉,但母本的细胞质基因及其控制的性状仍不消 失 3.由质粒决定性状,其表现往往类似病毒 的转导或感染。 第二节叶绿体遗传 叶绿体是植物进行光合作用的细胞器。 花斑现象 1.发现
现一定比例的分离：正交和反交的遗传表现不 同。 A × B 正交 B × A 反交 2. 母性遗传：由细胞质基因控制的性状， 只能由母本传递给子代，F1 通常只表现母方的性 状。通过连续的回交能把母本的核基因全部置换 掉，但母本的细胞质基因及其控制的性状仍不消 失。 3. 由质粒决定性状，其表现往往类似病毒 的转导或感染。 第二节 叶绿体遗传 叶绿体是植物进行光合作用的细胞器。 一、花斑现象 1. 发现
Correns发现,紫茉莉( Mirabilis jalapa)同一 个体中,有当枝条的叶子为绿色,有当枝条的叶 子为白色,有当枝条的叶子为花斑。花斑绿 白相间的花叶斑。镜检绿色部分为正常叶绿体 白色部分缺乏正常叶绿体。 用不同枝条上的花朵相互授粉(杂交),子 代叶绿体种类完全取决于种子产生于哪一枝条, 与花粉来源无关。 表1紫茉莉花斑性状的遗传 接受花粉的枝条(母本)提供花粉的枝条(父本) 杂种表现 绿 绿白花绿白花 绿绿绿白白白
Correns 发现，紫茉莉(Mirabilis jalapa)同一 个体中，有些枝条的叶子为绿色，有些枝条的叶 子为白色，有些枝条的叶子为花斑。花斑——绿 白相间的花叶斑。镜检：绿色部分为正常叶绿体， 白色部分缺乏正常叶绿体。 用不同枝条上的花朵相互授粉（杂交），子 代叶绿体种类完全取决于种子产生于哪一枝条， 与花粉来源无关。 表 1 紫茉莉花斑性状的遗传 接受花粉的枝条（母本） 提供花粉的枝条（父本） 杂种表现 绿 绿 绿 白 绿 花 绿 白 绿 白 白 白 花 白
绿、白、花 化 绿白花 绿、白、花 绿、白、花 结果 白→白 绿绿 花斑→白、绿、花斑 枝条和叶色的遗传物质是通过母本传递的。 细胞学证据 白色白色质体 绿色叶绿体 花斑白色质体和叶绿体 结论: 精卵受精时,由于精子的细胞质不参与受 精,所以枝条的颜色完全由卵细胞(母本)的细 胞质决定
花 绿 绿、白、花 白 绿、白、花 花 绿、白、花 结果： 白→白 绿→绿 花斑→白、绿、花斑 枝条和叶色的遗传物质是通过母本传递的。 细胞学证据： 白色——白色质体 绿色——叶绿体 花斑——白色质体和叶绿体 结论： 精卵受精时，由于精子的细胞质不参与受 精，所以枝条的颜色完全由卵细胞（母本）的细 胞质决定
2.叶绿体遗传规律 (1)自主性。自主复制,与核基因无关。可 以突变。 (2)相对自主性。某些情况下,质体的变异 受核基因影响。所以遗传规律非常复杂。 二、叶绿体遗传的分子基础 独立的遗传系统,自主复制。 ●双链环状DNA ·120~160kb大小,多数为150kb ●基因组结构 目前已经测定了烟草(1986)、水稻(1989) 地钱(1992)等叶绿体DNA的全序列。 举例:地钱( Marchantia po! morpha)叶绿体 基因组结构 大小:121024bp,环状
2．叶绿体遗传规律 (1) 自主性。自主复制，与核基因无关。可 以突变。 (2) 相对自主性。某些情况下，质体的变异 受核基因影响。所以遗传规律非常复杂。 二、叶绿体遗传的分子基础 独立的遗传系统，自主复制。 ●双链环状 DNA ●120～160 kb 大小，多数为 150kb ●基因组结构 目前已经测定了烟草(1986)、水稻(1989)、 地钱(1992)等叶绿体 DNA 的全序列。 举例：地钱(Marchantia polymorpha)叶绿体 基因组结构 大小：121024 bp，环状
分区(4个区:81095bp的大单拷贝区(LSC 19813bp的小单拷贝区(SSC 两个等同的10058bp反向重 复区(RA、IRB) m做 (121.024bp) ■光合作用和电子费递 ■翻译 RNA聚合酶 口未知的可读框 转录方向:内圈的基因顺时针 外的基因逆时针 爱飞 图3-38地钱( Marchantia polymorpha)的叶绿体基因组结构示意图 re:RNA案合酶;ts:酮糖二碘酸羧化酶;ps:小亚基核糖体蛋白质;四wa:光會系统I;rpl 和∞cx:大亚基核糖体蛋白质;pb:光台系统日;45S5S,16S23s:不阿大小的rRNA;et:细 胞色素b/复合物;nh: NADH还原胸;p:ATP合成;mpb:时绿体透性廨(2);inA:启动因 子A;各种缩写的氨基酸是指相症的tRNA基因;rx铁硫蛋白
分区(4 个区): 81095 bp 的大单拷贝区(LSC) 19813 bp 的小单拷贝区(SSC) 两个等同的 10058 bp 反向重 复区(IRA、IRB)
表3-10叶绿体基因组编码的RNA和蛋白质 编码严物 类型 16S rRNA 23SrRNA 1.5StRNA IRNA 核糖体蛋白质 lll0y3 RA聚合爵 光合系统l中的蛋自质 光合系境‖中的蛋白质 细胞色棠bf H·ATP爾 NAEH脱氢酶 3663 铁氧化还原蛋白 RBP大亚基 尚未鉴别的蛋白质 31 总汁 125 3-地镫和烟草叶绿体蔷因组大小的区别 地线 烟草 10058b 25339bp 198l3b 18 482 bp 86684bp 基因组全长 L2024b 15584bp 第三节线粒体遗传 线粒体是细胞代谢中心之一,是产生呼吸酶 的细胞器。 发现
第三节 线粒体遗传 线粒体是细胞代谢中心之一，是产生呼吸酶 的细胞器。 一、发现
面包酵母( Saccharomyces cerevisiae),子囊 有性生殖时形成二倍体合子,减数分裂形成 4个单倍体子囊孢子。 无性繁殖时,单倍体或二倍体细胞通过出芽 繁殖继续延续下去。 “大菌落”(正常型) “小菌落”(缓慢生长突变型。化学诱变法获 得吖啶黄处理正常型) 杂交1:大♀×小 大 ↓自交 全部为“大”,未见分离 杂交2:小×大♂
面包酵母(Saccharomyces cerevisiae)，子囊 菌。 有性生殖时形成二倍体合子，减数分裂形成 4 个单倍体子囊孢子。 无性繁殖时，单倍体或二倍体细胞通过出芽 繁殖继续延续下去。 “大菌落”（正常型） “小菌落”（缓慢生长突变型。化学诱变法获 得——吖啶黄处理正常型） 杂交 1：大♀ × 小♂ ↓ 大 ↓自交 全部为“大”，未见分离 杂交 2：小♀ × 大♂ ↓
↓自交 全部为“小”,未见分离 为细胞质遗传模式,与核基因无关 生化分析:突变型不含细胞色素氧化酶,使 得细胞不能进行有氧呼吸、生长缓慢。这种酶基 因存在于线粒体染色体上,因此为线粒体遗传 二、分子基础 作为真核生物非常重要的细胞器之一的线 粒体有自己的基因组和独特的表达系统。 ●大小:动植物及真菌的线粒体基因组千差万 别,其中以哺乳动物最小,为15-18kb;真菌次 之,为18~108kb;高等植物最复杂,大小差异 很大,介于208kb油菜)与2500kb(西瓜之间 不仅科间差异大,即使同是葫芦科的植物间也可 相差7~8倍
小 ↓自交 全部为“小”，未见分离 为细胞质遗传模式，与核基因无关 生化分析：突变型不含细胞色素氧化酶，使 得细胞不能进行有氧呼吸、生长缓慢。这种酶基 因存在于线粒体染色体上，因此为线粒体遗传 二、分子基础 作为真核生物非常重要的细胞器之一的线 粒体有自己的基因组和独特的表达系统。 ●大小：动植物及真菌的线粒体基因组千差万 别, 其中以哺乳动物最小，为 15~18 kb；真菌次 之，为 18~108 kb；高等植物最复杂，大小差异 很大，介于 208 kb(油菜)与 2500 kb(西瓜)之间； 不仅科间差异大，即使同是葫芦科的植物间也可 相差 7~8 倍
●形状:构型复杂、有开环、共价闭环、超螺 旋、直线型等形式。 基因组结构:表现出极复杂的变化,主要原 因是重组使线粒体基因组的组织结构变得非常 复杂。由多体结构组成的,即是由一个主基因组 和通过重组由它衍生的一系列大小不等的分子 组成,如芸薹属的B. campestris的218kb主环 mtDNA基因组通常被其含有的2kb同向重复通 过重组产生83kb和135kb的二个小环。此外 在线粒体中还发现有其它细胞器漂流而来的 DNA成分,即漫游DNA;线粒体基因还存在嵌 合现象,并能编码出新的阅读框架;线粒体中还 存在大量的类质粒DNA或RNA质粒,且类质 粒DNA在不育系和保持系间表现特异分布
●形状：构型复杂、有开环、共价闭环、超螺 旋、直线型等形式。 ●基因组结构：表现出极复杂的变化，主要原 因是重组使线粒体基因组的组织结构变得非常 复杂。由多体结构组成的，即是由一个主基因组 和通过重组由它衍生的一系列大小不等的分子 组成，如芸薹属的 B. campestris 的 218 kb 主环 mtDNA基因组通常被其含有的 2 kb 同向重复通 过重组产生 83 kb 和 135 kb 的二个小环。此外 在线粒体中还发现有其它细胞器漂流而来的 DNA 成分，即漫游 DNA；线粒体基因还存在嵌 合现象，并能编码出新的阅读框架；线粒体中还 存在大量的类质粒 DNA 或 RNA 质粒，且类质 粒 DNA 在不育系和保持系间表现特异分布