2023年12月29日发(作者：)
绪论
基因学说主要内容：
①．种质(基因）是连续的遗传物质；
②．基因是染色体上的遗传单位，有很高稳定性 能，自我复制和发生变异；
③．在个体发育中，基因在一定条件下，控制着一定的代谢过程，表现相应的遗传特性和特征；
④．生物进化主要是基因及其突变等引起。
这是对孟德尔遗传学说的重大发展，也是这一历史时期的巨大成就。
第二章 遗传的物质基础
细胞由细胞膜（质膜）、细胞质和细胞核组成
1.细胞膜：生物活性膜，主要成份为脂蛋白：类脂（主要为磷脂）+蛋白质
2.细胞质：细胞器+基质
3.细胞核=核膜（两层单位膜）+核质（染色质+核液）+核仁（蛋白质+RNA）
4.主要的细胞器及功能
内质网（含核糖体）：合成蛋白质场所
高尔基体：分泌，储存细胞新合成物质
线粒体：能量来源（“动力站”），含少量DNA
溶酶体：保护
中心粒：细胞分裂
5．染色质（体）：在细胞分裂期间染色体以细丝状存在，称为染色质；在细胞分裂时染色质缩短变粗称为染色体。
染色质与染色体是同一种物质的不同存在形式。
染色质的一级结构：直径10nm的核小体串珠结构
染色质的二级结构：核小体串珠结构进一步螺旋化，每周螺旋6个核小体，形成外径30nm，内径10nm、螺距11nm的螺旋管；
染色质的三级结构：螺旋管再螺旋化，形成直径300nm的圆筒状超螺旋管；
染色质的四级结构：超螺旋管进一步螺旋折叠，形成长2-10um的染色单体。四级螺旋化后DNA双链长度可压缩8000~10000倍
6. 染色质的基本结构单位-核小体 ；
7. 染色质（体）=DNA+组蛋白+非组蛋白+RNA；
各成分含量不同1：1：0.6：0.1；
组蛋白包括核心组蛋白（H2A、H2B、H3、H4）和非核心组蛋白（H1）；MW分别为10000-20000和23000；前者与DNA结合，稳定核小体结构；后者与非组蛋白作用，促使染色质超螺旋化；
H1组蛋白（序列特异性DNA结合蛋白），有以下特性：a，多样性和组织特异性；b，结合特异性DNA；c，功能多样性，与染色质及DNA高级结构形成有关系。
8. 有丝分裂的意义 ：
生物学意义：
（1）有丝分裂促进细胞数目和体积增加；
（2）均等方式的有丝分裂，能维持个体正常生长 和发育，保证物种的连续性和稳定性。
遗传学意义：
⑵ 核内各染色体准确复制为二 两个子细胞的遗传基础与母细胞完全相同；
⑵ 复制的各对染色体有规则二均匀地分配到两个子细胞中 子、母细胞具有同样质量和数量的染色体。
10. 减数分裂的意义
1.生物生活周期和配子形成过程中必要阶段。
2.最后形成雌雄性细胞，各具半数染色(n) 。雌雄性细胞受精(n + n= 2n) 合子 全数染色体，保证亲子代间染色体数目的恒定和物种的相对稳定性。
3.各对同源染色体的非姐妹染色单体间片断可发生各种方式的交换，可为生物变异提供物质基础，利于生物生存及进化，为人工选择提供材料。
11. 有丝分裂与减数分裂的比较：
减数分裂前期有同源染色体配对（联会）；
减数分裂遗传物质交换（非姐妹染色单体片段交换）
减数分裂I中期后染色体独立分离，而有丝分裂则着丝点裂开后均衡分向两极；
减数分裂I完成后染色体数减半；
分裂中期着丝点在赤道板上的排列有差异
12.基因的一般结构特点
外显子和内含子
外显子（exon）： 断裂基因中编码序列称为外显子，它是基因中可表达为多肽的部分。
内含子（intron）： 断裂基因中的非编码序列称为内含子。
外显子与内含子接头——“GT–AG法则”
外显子与内含子相连接的部位通常是一段高度保守的特定序列，即内含子5′端都是GT开始，3′端都是AG结尾，这种接头方式称为“GT–AG法则”。
在RNA中对应为GU–AG，是RNA剪接的信号。
起始密码子：AUG
终止密码子:TAA/TAG/TGA
开放阅读框（ORF):从起始密码子到终止密码子之间的一段可以编码蛋白的碱基序列，不能被终止子打断。
13. 启动子：是指准确而有效地启始基因转录所需的一段特异的核苷酸序列。
位于转录启始位点上游100bp(-100bp)范围内，是RNA聚合酶识别和结合的部位，控制着基因转录的启始过程。
14. 核糖体的结合位点：
原核生物的SD序列，位于起始密码子的前10个碱基内，包含一个富含六聚体AGGAGG的一部分或全部，是mRNA与核糖体的结合序列。
原核生物16SrRNA3’端CCUCCU可与mRNA SD序列碱基配对，对翻译起始复合物的形成和翻译其实有重要的作用。
15. C值：指每一种生物中的单倍体基因组的DNA总量是特异的。
C值矛盾： C值的大小与物种的结构组成和功能的复杂性没有严格的对应关系的现象。
16. 终止子：是3‘端非编码区中与终止转录有关的序列。由一段富含GC碱基的颠倒重复序列及寡聚T组成，是RNA聚合酶停止工作的信号。
当RNA转录到达终止子时，自身可形成发夹结构，阻碍RNA聚合酶的移动，并且形成一串U，与A的结合不牢固，导致RNA聚合酶从模板上脱落，转录终止。
加尾信号:指导核酸内切酶在此序列下游15-30bp处特定的位点上裂解前体mRNA，在多聚腺苷酸聚合酶的催化下，在3’-OH上引入100-300个腺嘌呤核苷酸。信号序列为AATAAA。
原核生物的SD序列：位于起始密码子的前10个碱基内，包含一个富含六聚体AGGAGG的一部分或全部，是mRNA与核糖体的结合序列。
第三章 遗传信息的传递
1.有关DNA合成的酶和蛋白质：
a．DNA聚合酶：DNA链只能由5’—3’延伸；需要4dNTP,模板DNA,引物和Mg2+；具有外切酶的活性、合成过程中的错误校正功能。
原核生物：
b．DNA聚合酶Ⅰ，具有3′-5′外切，5′- 3′外切和5′-3′合成的活性；
c．DNA聚合酶Ⅱ跟DNA聚合酶Ⅰ相似
d．DNA聚合酶Ⅲ 具有5′ -3′合成和3′-5′外切作用。
2．（1）真核生物：有α、β、γ、δ、ε五种DNA聚合酶
（2）.DNA连接酶：可催化两条相邻DNA片段的3-OH和5-磷酸基团形成磷酸二酯键。
连接冈崎片段最终合成一条完整的互补链。
（3 ）引发酶：合成RNA引物。
（4） 拓扑异构酶：Ⅰ使超螺旋DNA解旋成松弛状态的DNA；Ⅱ消除复制叉沿DNA链前移时产生的正超螺旋，有利于解链。
（5）解链酶：打开互补的双链DNA分子，有利于复制叉的形成，ATP供能。
（6） 单链结合蛋白：与解链后的单链DNA结合，使单链DNA不恢复成双链以保持复制模板的稳定性。
3. 复制方式
θ型复制：原核生物染色体、质粒DNA
滚环式复制：许多病毒、细菌F因子、真核生物rRNA
D环复制方式：哺乳动物mtDNA
4. 原核生物RNA的合成（转录）：
① RNA链的起始；
② RNA链的延伸；
③ RNA链的终止及新链的释放；
一个转录单位：转录后形成一个RNA分子的一段DNA序列。
一个转录单位可能刚好是一个基因，也可能含有多个基因 。
转录过程
RNA链合成的起始：
.RNA聚合酶全酶与模板DNA结合，搜寻启动子，在启动子-35保守区，形成封闭的酶-启动子二元复合物。
.RNA聚合酶继续沿模板移动，在-10保守区（TATA框），形成开放的启动子二元复合物。
.全酶移动到转录起始位点，开始合成RNA链的第一个rNTP，形成酶-启动子-核苷三磷酸三元复合物，标志着转录起始阶段的结束。
此后，亚基很快从全酶中脱落下来，核心酶与模板为非特异性结合，在DNA链的移动更加容易。
RNA链的延伸：
核心酶沿模板DNA链3ˊ-5 ˊ方向移动，按照碱基配对的原则加入4种核苷酸，使新合成的RNA链沿着5ˊ-3 ˊ方向延伸。在整个延伸阶段，核心酶一直处于与模板结合的状态，保持酶-模板-RNA三元复合物的结构；维持着长约17bp的解链区及12bp的RNA-DNA杂交链的结构。
RNA链的终止
包括:停止RNA链的延长；
新生RNA链的释放；
RNA聚合酶从DNA链上的释放
5. 原核生物蛋白质合成起始
30S亚基在IF3与IF1的促进下，16srRNA与mRNA的SD序列结合，在IF2、IF1辅助下与甲酰甲硫氨酸tRNA以及GTP结合，形成30S启动复合体。
30S启动复合体一经形成，IF3即行脱落，50S大亚基随之与其结合，形成了70S启动前复合体。
70S启动前复合体的GTP水解释出GDP与无机磷酸的同时，IF2和IF1随之脱落，形成了启动复合体。
6. 原核生物基因表达调控
原核生物的基因表达可在 DNA水平、转录水平和翻译水平三个层次进行调控，其中转录水平调控是基因表达调控的主要环节；
操纵子及其结构
1961年，Jacob和Monod提出操纵子学说，环境可以调控基因的功能，基因成簇排列。1965年诺贝尔生理学奖。 操纵子是原核生物转录水平调控的主要方式，操纵子由调节基因R、操纵基因O和结构基因S组成.操纵子通过调节基因编码的调节蛋白开启或关闭操纵基因，调控结构基因的表达；
第四章 遗传信息的改变
1.染色体结构变异的类型
缺失、重复、倒位、易位
染色体结构变异的原因
缺失、重复、倒位：一对同源染色体中一条或两条染色体发生一次或多次断裂后，其断裂面以不同形式黏合的结果。
易位：两对同源染色体中各有一条染色体断裂后，进行单向黏合或双向黏合的结果
2.原核生物与真核生物RNA转录的区别
.真核生物RNA的转录是在细胞核内，翻译在细胞质中进行；原核生物则在核区同时进行转录和翻译；
. 真核生物一个mRNA只编码一个基因；原核生物一个mRNA编码多个基因；
. 真核生物有RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等三种不同的酶；
原核生物则只有一种RNA聚合酶；
. 真核生物中转录的起始更复杂，RNA的合成需要转录因子的协助进行转录；原核生物则较为简单；
. 真核生物的mRNA 转录后进行加工，然后运送到细胞质中进行翻译；原核生物无需进行加工，边转录边翻译。
3. 一倍体和单倍体
一倍体：含有一个染色体组的细胞或生物（x）
单倍体：含有配子染色体的生物（n）
玉米，2n=2x=20 n=x
普通小麦，2n=6x=42 n=3x
单倍体的分类：（根据所含基本染色体组数目）
单元单倍体(monohaploid),又叫一倍体(monoploid):
由二倍体物种产生，2n＝2x→n＝x，如玉米、水稻等的单倍体。
蜜蜂、蚂蚁、白蚁的雄性个体，它们是单倍体也是一倍体
多元单倍体(polyhaploid)，由多倍体物种产生：
2n＝4x→n＝2x，陆地棉
2n＝6x→n＝3x，普通小麦
2n＝8x→n＝4x等
单倍体的应用：
加速基因的纯合速度
研究基因的性质和作用
研究染色体之间的亲缘关系
多倍体的应用:
克服远缘杂交的不孕性
克服远缘杂种的不育性
创造远缘杂交育种的中间亲本
育成新作物
4. DNA 的复制修复
聚合酶修复(3’-5’外切酶活性)
错配修复系统(错配修正酶、Poly、连接酶）
尿嘧啶糖基酶修复系统
5. DNA损伤的修复
紫外线损伤的修复：产生胸腺嘧啶二聚体（TT）
□ 光修复 在光复活酶作用下，利用光能使损伤的DNA重新复原。
□ 暗修复（切除修复） 在外切酶、内切酶、聚合酶、连接酶等作用下切除损伤部分并合成相应片段，使DNA 重新复原。
□ 重组修复 通过DNA分子核苷酸链之间的重组来修复损伤。
□ 二聚体糖基酶修复系统（同尿嘧啶糖基酶修复系统）
□ SOS修复 DNA分子受到严重创伤时进行的急救性修复。
第五章 孟德尔遗传
1. 选择豌豆做材料的原因
豌豆的形状和色泽极易区分和分析；
豌豆为自花授粉植物，易于杂交。
2.孟德尔试验成功的原因
前人的试验有两个问题：没有对杂交子代按性状分类计数和没有运用统计分析；
孟德尔成功之处在于：运用假说-推理方法，注意实验材料的选择，引入群体分析和数量统计分析；
3. 独立分配规律：控制不同相对性状的等位基因在配子形成过程中，这一对等位基因与另一对等位基因的分离和组合是互不干扰，各自独立分配到配子中去的；不同类的精子和卵子在形成合子时也是自由组合的。
实质：配子形成时非同源染色体自由组合
4分离规律的意义
.是遗传学中性状遗传最基本的规律，在理论上说明了生物界由于杂交的分离而出现变异的普遍性；
.从本质上说明控制性状的遗传物质是以基因存在，基因在体细胞中成双、在配子中成单，具有高度的独立性；
.在减数分裂配子的形成过程中，成对基因在杂种细胞中彼此互不干扰、独立分离，通过基因重组在子代中继续表现各自的作用。
.杂种通过自交将产生性状分离，同时导致基因纯合。
5. 分离定律的应用
.通过性状遗传研究，可以预期后代分离的类型和频率进行有计划种植，以提高育种效果，加速育种进程。
.良种生产中要防止天然杂交而发生分离退化，去杂去劣及适当隔离繁殖。
.利用花粉培育纯合体：
6.独立分配现象的解释
独立分配规律：控制不同相对性状的等位基因在配子形成过程中，这一对等位基因与另一对等位基因的分离和组合是互不干扰，各自独立分配到配子中去的；不同类的精子和卵子在形成合子时也是自由组合的。
实质：配子形成时非同源染色体自由组合
7. 独立分配规律的应用
通过杂交造成基因重组，引起生物丰富的变异类型，有利于生物进化。
在杂交育种中有目的的组合两个亲本的优良性状，预测后代中优良性状组合的比例。
8. 连锁群：存在于同一染色体上的全部基因。
第六章 连锁遗传和性连锁
1.交换值：严格地讲是指同源染色体的非姊妹染色单体间有关基因的染色体片段发生交换的频率。
就一个很短的交换染色体片段来说，交换值就等于重组率。
在较大的染色体区段内，由于双交换或多交换常可发生，因而用重组率来估计的交换值往往偏低。
交换值(%)=重组型配子/总配子数 乘以100
2. 交换值的测定
自交法
例如第一节中的香豌豆资料：
F2有四种表现型 紫长 紫圆 红长 红圆
F1有四种配子 PL Pl pL pl
设各配子的比例为 a b c d
F2组合为 (aPL bPl cpL dpl)2
其中F2中纯合双隐性ppll个体频率即为d2；即组成F2表现型ppll的F1配子必然是pl，其频率d 。
已知香豌豆ppll个体数为1338株（相引数）；
∴ 表现型比率=d2=1338/6952×100%=19.2%。
F1 pl 配子频率= = 0.44即44%
亲本型配子（pl – PL）的频率相等，均为44%；
重组型配子（Pl – pL）的频率各为（50 – 44）%=6%
∴ F1形成的四种配子比例为
44PL∶6pl∶6pL∶44pl 0.44∶0.06∶0.06∶0.44
交换值=6%×2=12% 即两种重组型配子之和。
3. 交换值与连锁强度的关系:
当非等位基因为不完全连锁遗传时:交换值总是大于0，而小于50%频率。
交换值越接近0，连锁强度越大；
交换值越接近50%，连锁强度越小。
交换值具有相对的稳定性，所以通常以这个数值表示两个基因在同一染色体上的相对距离，或称遗传距离。
4. 例题：水稻抗稻瘟病（P）与迟熟（L）均为显性。二者连锁遗传、交换率为2.4%。如希望在F3选出抗病早熟纯合株系（PPll）5个，问F2群体至少种多大群体?
解：由上表可见：抗病早熟类型为
PPll+Ppll+Ppll=(1.44+58.56+58.56)/10000=1.1856%
其中纯合抗病早熟类型(PPll)=1.44/10000=0.0144%
∴要在F2中选得5株理想的纯合体，则按
10000∶1.44 = X∶5
X = 10000 5/1.44 = 3.5万株，群体要大。
5. 性别决定方式
雄杂合型: XY型-♀AA+XX,♂ AA+XY 果蝇、鼠、牛、羊、人
XO型-♀AA+XX,♂ AA+X 仅1个X、不成对 蝗虫、蟋蟀
雌杂合型: ZW型- ♀AA+ZW,♂ AA+ZZ 家蚕、鸟类(包括鸡、鸭等)、蛾类、蝶类
雌雄决定于倍数性: 如密蜂、蚂蚁等, 由正常受精卵发育的2n为雌性；由孤雌生殖发育的n为雄性
6. 芦花鸡的毛色遗传
①. 芦花基因B为显性，正常基因b为隐性，位于Z性染色体上。
②. W染色体上不带它的等位基因。
③. 雄鸡为ZZ，雌鸡为ZW。
P
F1
♀♂
Z
b♀芦花
ZW
♀非芦花
ZW
bB×
×
♂非芦花
ZZ
♂芦花
ZZ
BbbbP
F1
♀非芦花
ZW
♀芦花
ZW
Bb×
×
♂芦花
ZZ
♂芦花
ZZ
BbBBF2
Z
Bb
BF2
♀♂
Z
BZ
bb
bZ
♂芦花
ZZBBB
BZ
♂芦花
ZZbBb
b♂芦花 ♂非芦花
ZZBZZbW
♀芦花 ♀非芦花
ZW ZW
W
♀芦花 ♀非芦花
ZW ZW
ZBW × ZbZb
芦花(雌) 正常(雄)
ZBZb ZbW
芦花(雄) 正常(雌)
生产实践上：全部饲养母鸡 ,多生蛋
7.色盲病遗传系谱图：
P 色盲♀×XcXcXCxc♀正常正常♂P 正常♀×XCY XCXCXcY♂色盲XCXc♀正常色盲♂XcYXCY♂正常
F1F1
P 正常♀XCXc×色盲♂XcYP 正常♀XCXc×正常♂XCY
F1XCXc♀正常XcXc♀色盲XCY ♂正常XcY♂色盲F1XCXC♀正常XCXc♀正常CXY ♂正常XcY♂色盲
图4-14 人类各种婚配下的色盲遣传
8.习题
一、 选择题
1．A、B两基因完全连锁且A、B对a、b分别为完全显性，则杂合体AB/ab自交后代表现型比例为( )：
A.3：1 B.1:1 C.1:2:l D.9:3:3:1
2．如果两个连锁基因之间发生交换的孢母细胞为40%，两基因间的交换值则为( )
A 40% B.10% C.50% D.20%
3．一个正常男人与一个表现正常的女人（但其父亲为色盲患者）结婚，他们的子女可能是（ ）
A 女儿和儿子全正常; B女儿和儿子全色盲
C 女儿全正常，儿子50%色盲 D 儿子全正常,女儿50%色盲
4.如果干涉度为0.3，则实际双交换值与理论值的比值为（ ）。
A.0.5 B.0.15 C.0.7 D.0.3
5．果蝇abc/+++与abc/abc的杂交后代表现为：abc350 ＋＋＋ 350 a++ 15 +bc 15 ab+32 ++c35 ，其符合系数为( )。
A．1 B．0 C．0.5 D．0.
6．已知果蝇a，b、c三个基因都位于X染色体上，ABC/ABC雌果蝇与隐性雄果蝇杂交得到F1，再用F1雌果蝇与F1雄果蝇杂交得到F2。则（ ）
A．不能根据F2资料测定交换值 B．根据F2的隐性个体测定交换值
C．仅根据F2的雄性测定交换值 D．仅根据F2的雌性测定交换值
7．一位患红绿色盲的女人与视觉正常的男人结婚，其子女可能是( )。
A女儿色盲，儿子正常 B．女儿正常，儿子色盲
C女儿和儿子都正常 D．女儿和儿子都患色盲
二、分析应用题
1、高秆(D)、非糯(Wx)、无芒(c)水稻与矮秆(d)、糯性(wx)、有芒(C)水稻杂交，F1表现为高秆、非糯、有芒，F1自交得到如下F2结果：
矮秆、非糯、无芒 16 高秆、糯性、有芒 46
矮秆、糯性、有芒 76 高秆、糯性、无芒 15
高秆、非糯、有芒 315 矮秆、非糯、有芒 45
高秆、非糯、无芒 103 矮秆、糯性、无芒 25
试分析这三对基因的连锁关系，写出亲本、F1及F1的配子基因型，计算连锁基因间的交换值。
2、果蝇长翅(Vg)对残翅(vg)显性，位于常染色体上；红眼(C)对白眼(c)显性，位于X染色体上。请问下列杂交产生的子代的基因型和表现型如何？
(1)CcVgvg×cvgvg；
(2)ccVgvg×CVgvg
3.两只表现为野生型的果蝇杂交出现了如下子代：
雌果蝇 雄果蝇
野生眼、野生体 150 野生眼、野生体 75
野生眼、黑体 50 朱红眼、野生体 75
野生眼、黑体 25
朱红眼、黑体 25
试问亲本果蝇的基因型是什么？
第七章 群体遗传学基础
1. 从哈代-温伯定理推导出来的两个性质：
在二倍体遗传平衡群体中，杂合子的频率H=2pq≤0.5
杂合子频率是两个纯合子频率乘积平方根的2倍，即H=2
2. 完全显性时：必须是平衡群体，才能够计算，因为无法确定纯合显性和杂合子
根据哈代-温伯格定律，R=q2 q= ，而p=1-q，所以就可以求出基因频率。
例题：某群体中，基因B在遗传上是平衡的。若它的等位基因b以结合子(bb）出现时占其群体总数的49%，问B基团在配子及合子中的比例是多少？
解：设B基团的频率为p，b基团的频率为q
已知：q2=0.49，所以q= =0.7 ，又因为p+q=1，所以p=1-q=0.3
根据哈代-温伯格定律，
B基因在纯合子中的比例为：p2=（0.3）2=0.09，
B在杂合子中的比例为1/2×(2pq)=0.3×0.7=0.21
B基因频率在配子中和合子中的总频率是相等的，即为：0.09+0.21=0.3
3. 伴性遗传：注意区分是性染色体还是常染色体
（1）对于雄杂合性：由于雄性仅从母本得到一条X染色体，基因型频率与上一代雌性中的两个等位基因的频率相等。如：性连锁隐性基因的频率为q，那么该表型在雌性中为q2,在雄性为q。
（2）对于雌杂合性：正好相反。
例：色盲是性连锁遗传，在人类女人色盲为36‰，并且处于平衡状，问①男性色盲的频率是多少？②对于色盲基因杂合子的女人是多少？
解：①假定色盲基因频率为q，则女色盲个体的频率是 q2= 36‰，所以q=0.19。
当群体达到平衡时，色盲男人个体频率为群体中色盲基因的频率q=19%=0.19
②因为p=1-q=0.81，色盲基因杂合子女人的频率为2pq=0.31。
4. 选择(selection)：
决定群体中不同基因型个体相对比例的过程。
选择系数（淘汰率）S：某一基因型个体在下一代淘汰的个体数占总后代数的比率。
适合度(fitness)：在选择中某一基因型个体在下一代平均保留后代数的比率。
适合度=1-S
第八章 非孟德尔遗传
1.萊昂假说的内容
巴氏小体是一条失活的X染色体；
哺乳动物雌性个体两条X染色体有其中一条在受精后失活；
两条X染色体中哪一条失活是随机的；
细胞中某染色体失活后，由该细胞产生的细胞都是该染色体失活；
生殖细胞形成时，失活的染色体得以恢复。
2. X染色体失活的机制
X染色体上都存在与失活有关的Xic(X染色体失活中心)位点，Xic位点的丢失会影响萊昂化，胚胎不能存活。
X染色体失活分起始、维持、扩散3个阶段。
X染色体失活只是部分失活，在失活染色体的Xic位点上发现有活性的基因（XIST）
3.线粒体的功能
线粒体是生物体内进行氧化磷酸化的场所，生物体内的合成、呼吸、分泌、机械运动等活动所需的化学能都是由线粒体提供的。线粒体基因组中的基因与氧化磷酸化作用密切相关，合成ATP为细胞提供能量，可影响与体内能量代谢有关的重要经济性状，如：产奶量、乳脂率和蛋白质含量等性状。在人类，mtDNA的变异导致严重的疾病，如，遗传性视神经病、老年痴呆症、线粒体脑肌病、母系遗传糖尿病等。
4.线粒体DNA的结构
1963年，首先在鸡胚细胞中发现线粒体DNA，除少数低等真核生物的线粒体DNA是线状外，一般都呈环状。
不同物种线粒体基因组大小相差悬殊，已知的是哺乳动物线粒体基因组最小，果蝇和蛙的稍大，酵母的更大，植物的线粒体基因组最大。人、大鼠、小鼠的线粒体基因组都是16.5kb左右。
小鼠每个肝细胞含1000—2000个线粒体，线粒体DNA（mtDNA）在线粒体中是多拷贝的，平均为2.6个。
1981年测定了人的mtDNA全序列,共16569bp，没有内含子，只有87个核苷酸不参与基因的组成。可分为编码区和非编码区。
编码区有37个基因，其中：13个编码多肽的基因，22个tRNA基因，2个rRNA基因。
13个编码多肽的基因为:1个Cytb、2个ATP亚基基因（ATPase6和ATPase8）、3个细胞色素氧化酶亚基基因（ColⅠ,ColⅡ,ColⅢ)和7个NADH脱氢酶亚基基因（ND1-ND6，ND4L)
2个rRNA基因编码12s-rRNA和16s-rRNA 非编码区为基因组的控制区（或称取代环）
D-loop环占全部mtDNA分子的6%左右，是转录和复制不可缺少的因素，有着特殊的作用。
D-loop环的碱基替换率比mtDNA分子的其他区域高5-10倍。
不同动物的D-loop分子大小差异很大，是mtDNA分子内的高变区。
在碱基组成上， D-loop为A-T富集区，其中左功能区和右功能区为A碱基富集区，在遗传上为高变区，中间为G碱基富集区，为遗传上保守区。
5. 线粒体DNA的功能
mtDNA的两条链依照碱基密度可分为重链和轻链，参与复制与转录。
复制:从非编码区的重链复制起点（OH）开始，沿轻链顺时针方向延伸，直至延伸到轻链复制起点（OL）时，轻链才开始复制。
转录:重链启动子（HSP）和轻链启动子（LSP）都在非编码区，转录从位于D-loop内的启动子开始，连续不断围绕环状分子进行，直至D-loop转录终止。
重链编码除ND6以外的其它12条多肽、14个tRNA基因和2个rRNA，轻链只编码1条多肽ND6和8个tRNA基因。
翻译:PtRNA 、rRNA 、mRNA均由线粒体自身合成；翻译所需的各种蛋白，包括氨酰-tRNA合成酶 、RNA合成酶 、核糖体蛋白等由核基因编码，在周围细胞质合成后输入mtDNA。
mtDNA的遗传密码不仅与真核和原核基因有一定差异，甚至不同种属的线粒体所用的遗传密码也有所不同。
6. 线粒体DNA的遗传特征
．线粒体存在于所有组织的细胞中，无组织特异性
．为多拷贝基因组，其含量占总DNA的0.5%；
．结构为共价、闭合、环状，分子量小，在几百kb以下
．呈现严格的母性遗传；
．遗传上具有自主性；
．进化速率不同；
．基因转移。核基因组内随机插有mtDNA，称为NumtDNA
第九章 动物基因工程
1. 基因工程的操作程序：获取目的基因——目的基因与载体构建重组DNA分子——重组DNA分子转移至受体细胞——转化细胞的扩增、鉴定和筛选
2. 载体类型 按照用途：
○ 克隆载体——克隆了外源DNA后，转入宿主细胞中进行繁殖，使克隆的DNA片段数量大大增加
○ 表达载体——将外源基因或DNA片段在宿主细胞中表达蛋白质
○ 插入型载体——将外源基因或DNA插入其中
○ 置换型载体——切除载体部分DNA，代之以外源基因或DNA。
3. 利用PCR克隆目的基因
PCR :即聚合酶链式反应或多聚酶链反应, 是一种对特定的DNA片段在体外进行快速扩增的新方法。
由1985年穆里斯（K. Mullis）发明，他也因此获得了1993年的诺贝尔化学奖。
原理：在反应温度为94—95℃时，DNA变性成为单链；反应温度降至45—65℃时，两种引物与两条单链DNA退火而配对结合；反应温度升至72℃左右时，在TaqDNA聚合酶作用下，引物以单链DNA为模板逐步延伸成新的单链。“ 变性——退火——延伸”这一循环完成后，DNA复制了一次，由一个DNA分子成为两个DNA分子。
4. 反转录PCR(reverse transcription-PCR,RT-PCR)合成cDNA
RT-PCR是以mRNA为模板，在逆转录酶作用下合成cDNA，再复制成双链DNA
5. 基因组文库的构建
．DNA片段的制备 分离纯化基因组DNA ——用限制酶完全酶切或部分酶切
．DNA片段与载体的连接 选择合适的载体
．体外包装和基因组文库的扩增 包装入噬菌体进行感染，或转化使质粒DNA进入细胞
．重组DNA的筛选和鉴定
6. 载体与基因的连接
常用的连接方式有：粘性末端连接法、平头末端连接法、人工接头连接法、同聚物加尾连接法。
7. 外源基因向真核细胞转入
．借助于载体的基因转移
主要是以重组的动物病毒和逆转录病毒直接感染受体细胞，把外源DNA引入
．不需载体的基因转移
○ 磷酸钙沉淀法
· 细胞具有摄取磷酸钙沉淀的双链DNA的能力
· 将待转移的DNA加入氯化钙和磷酸盐，生成DNA-磷酸钙沉淀，加入培养液中
· 由于细胞的吞噬作用，DNA-磷酸钙沉淀物进入细胞，DNA释出后先进入细胞质、再进入细胞核，整合到受体细胞的染色体上
○ 脂质体介导法
· 脂质体是磷脂在水中形成的一种由脂类双分子层围成的囊状结构
· 形成囊状结构可将DNA包在其中
· 带有外源DNA的脂质体通过细胞的内吞作用进入受体细胞，达到基因转移的目的
○ 血影细胞介导法
· 血影细胞：哺乳动物细胞溶血，使血红蛋白大量逸出，最后成为仅有被细胞膜包被的细胞核结构
· 血红蛋白大量逸出时，外源DNA也容易进入。让血影细胞与受体细胞在适当条件下发生细胞融合，从而使外源DNA导入受体细胞
○ 电转移法
受体细胞与外源DNA按一定比例混合后，放入电脉冲槽中，经用脉冲电压刺激，外源DNA即可进入细胞（或受精卵）
8. 重组体的鉴定与筛选
抗体筛选法（蓝白斑筛选法）
利用载体上的抗性基因对阳性克隆作初步的筛选。 如pUC19质粒中有Ampr 基因，为宿主细胞提供氨苄青霉素抗性。将转化后的细胞涂布在含氨苄青霉素的培养基中培养。
· 大部分受体细胞没有外源DNA导入，其本身又没有Ampr 基因，所以在培养基中不能生长。
· 在含有外源DNA的受体细胞中，只有含有质粒自连或者质粒与目的DNA形成重组子的受体细胞由于含Ampr基因，能在培养基中生长。
依据： 能否生长，蓝色和白色菌落，其中白色菌落可能含重组质粒。
9. 动物转基因技术:就是将外源DNA导入性细胞或胚胎细胞并生产出带有外源DNA片段动物的一种技术。
10. 转基因动物技术的主要步骤
获取外源目的基因
外源目的基因导入生殖细胞或胚胎干细胞
选择携带目的基因的细胞，选择体外培养系统和宿主动物
转基因胚胎的发育及鉴定
筛选所得的转基因动物
11. 动物克隆的意义
①应用克隆技术，繁殖优良物种。 常规育种周期长还无法保证100％的纯度；用克隆这种无性繁殖，就能从同一个体中复制出大量完全相同的纯正品种，且花时少、选育的品种性状稳定，不再分离。
②建造动物药厂，制造药物蛋白。 利用转基因技术将药物蛋白基因转移到动物中并使之在乳腺中表达，产生含有药物蛋白的乳汁，并利用克隆技术繁殖这种转基因动物，大量制造药物蛋白。
③建立实验动物模型，探索人类发病规律。
④克隆异种纯系动物，提供移植器官。
采用克隆技术，可先把人体相关基因转移到纯系猪中，再用克隆技术把带有人类基因的特种猪大量繁殖产生大量适用器官，且能同时改变器官的细胞表面携带人体蛋白和糖分特性，当猪的器官植入病人体内时，免疫排异反应减弱，成功率提高，用起来也更加安全。
⑤拯救濒危动物，保护生态平衡.
克隆技术的应用可望人为地调节自然动物群体的兴衰，使之达到平衡发展
第十章 动物基因组学
1. 人类基因组计划
耗时 10 载，基因组大小 30亿 碱基，其中中国承担 1% 的测序任务。
1 %为外显子， 99 %为内含子和重复序列；表达蛋白质的基因组数量约为 3 万 约含 100百万 个SNP标记。
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