基因精细结构的遗传分析
遗传结构分析实验报告
遗传结构分析实验报告引言遗传结构分析是研究不同个体间基因频率和遗传多样性的一种方法。
通过分析群体中的基因分布情况,可以了解不同个体间的亲缘关系、种群状况以及可能存在的基因流动等信息。
本实验旨在通过分析一组个体的基因型数据,利用一系列遗传学指标,来评估群体的遗传结构。
材料与方法数据来源本实验所用的基因型数据来源于一群鸟类个体。
该群体共有100只鸟类,每只鸟类的基因型数据以二进制编码形式记录。
基因型的编码方式为0、1、2,分别代表两种等位基因的数量。
数据处理首先,将基因型数据进行导入并整理为适合分析的格式。
针对每只个体,统计其各等位基因的数量和频率。
根据频率计算每个等位基因的Hardy-Weinberg平衡情况。
接下来,计算群体的观测杂合度(Observed heterozygosity)和期望杂合度(Expected heterozygosity),以评估群体的遗传多样性。
其计算公式如下:观测杂合度:H_{o} = 1 - \sum_{i=1}^{n}p_{i}^2 - q_{i}^2期望杂合度:H_{e} = 1 - \sum_{i=1}^{n}(1-q_{i}^2)其中,p_i和q_i分别表示第i个等位基因的频率和其互补频率。
最后,利用F统计量(F-statistics),包括Fis (within-individual inbreeding coefficient)、Fst (population differentiation coefficient),来分析群体的亲缘关系和种群分化程度。
其计算公式如下:Fis:F_{is} = \frac{H_{e} - H_{o}}{H_{e}}Fst:F_{st} = \frac{H_{t} - H_{s}}{H_{t}}其中,H_t和H_s分别表示整个群体和亚群体的期望杂合度。
结果与讨论根据实验数据的分析,得到了以下结果:1. 群体的基因型数据经过整理,得到了每个个体的等位基因频率分布情况。
基因精细定位
基因精细定位
基因精细定位是指在基因组水平上,通过各种分子生物学技术和计算方法,精确地确定一个特定基因的位置和结构信息。
这项工作对于研究基因功能、遗传疾病的遗传机制、基因组进化等领域都有着重要的意义。
基因精细定位的方法主要包括:
1.遗传连锁分析:通过观察家族中某种疾病的发病情况,寻找可能与该疾病相关的遗传标记(如单核苷酸多态性SNP),利用这些标记可以确定基因在染色体上的大致位置。
2.物理定位:利用不同的分子标记方法(如DNA序列标记、限制性片段长度多态性等)确定基因在染色体上的精确位置。
3.比较基因组学分析:通过比较不同物种基因组的同源序列,揭示基因的演化历史和结构特征,从而确定基因在染色体上的位置和功能。
基因精细定位的结果可以为后续的基因克隆、功能研究、基因诊断和治疗等提供重要的基础数据。
同时,随着高通量测序技术的发展,基因精细定位的准确性和效率也将不断提高。
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生物大数据技术中的群体遗传结构分析方法介绍
生物大数据技术中的群体遗传结构分析方法介绍随着生物信息学和基因测序技术的快速发展,我们现在可以收集到大量的生物数据。
这些大数据有助于我们理解物种内部的遗传变异和群体遗传结构。
群体遗传结构分析是研究同一物种群体内不同个体之间的遗传联系与差异的一种重要方法。
在这篇文章中,我们将介绍几种常用的群体遗传结构分析方法。
1. 群体结构分析(Population Structure Analysis)群体结构分析是通过分析群体内不同个体间的遗传差异,将它们分成几个亚群体或种群。
这种方法可以用来研究物种内部的亚种分化或者种群间的迁移情况。
其中最常用的方法是主成分分析(Principal Component Analysis, PCA)。
主成分分析可以将多个遗传变异指标进行降维处理,帮助我们发现潜在的群体结构。
2. 迁移率和交配模式推断(Migration and Mating Pattern Inference)迁移率和交配模式推断是研究群体遗传结构演化过程中迁移率和交配模式的一种方法。
在某些物种中,不同种群之间的迁移率对于维持物种的遗传多样性和适应性具有重要意义。
而交配模式则可以告诉我们遗传信息是如何在不同个体之间进行交换的,从而揭示了物种内部的基因流动情况。
常用的分析方法包括STRUCTURE和TASSEL等软件。
3. 基因流动分析(Gene Flow Analysis)基因流动分析是研究不同地理或种群间的基因交流情况的一种方法。
基因流动是指不同群体或种群之间的基因交换。
通过分析个体间的遗传联系,我们可以推断基因流动的程度和方向。
这对于研究物种的分布、扩散和适应性非常重要。
常用的方法包括DAPC和STRUCTURE等。
4. 遗传分化度量(Genetic Differentiation Measure)遗传分化度量是用来衡量不同种群间遗传差异的一种方法。
通过计算不同种群间的遗传距离、遗传分化系数或遗传差异指数,我们可以了解不同种群之间的遗传关系。
遗传学题
Lyon 假说:指阐明哺乳动物剂量补偿效应和形成Barrbody的X 染色体失活的假说,其主要内容包括四点:正常雌性哺乳动物的体细胞中,两条X 染色体只有一条在遗传上有活性,而另一条在遗传上无活性;失活是随机的;失活发生在胚胎发育的早期;杂合体雌性在伴性基因的作用上是嵌合体。
SRY基因:位于Y 染色体的短臂上,具有决定男性性别作用的基因。
互引相:当两个非等位基因a 与b 处在一个染色体上,而在其同源染色体上带有野生形A、B 时,这些基因被称为处于互引相互斥相:每个同源染色体上各有一个突变基因和一个野生型基因,则称为互斥相。
三点测交:为确定三个连锁基因在染色体上的顺序和相对距离所作的一次杂交和一次测交连锁群:一对或一条染色体上的所有基因总是联系在一起而遗传,这些基因统称为一个连锁群。
染色体图:(chromosome map)又称基因连锁图。
根据基因之间的交换值(或重组值),确定连锁基因在染色体上的相对位置而绘制的一种简单线性示意图第一次分裂分离:顺序四分子:脉胞菌经减数分裂再进行一次有丝分裂,产生8 个子囊孢子(4个孢子对),由于子囊的外形是如些狭窄,以致分裂的纺缍体不能叠,只能纵产于它的长轴之中,这样的减数分裂产生的四分子从上到下顺序排列成行,称为顺序四分子。
外祖父法:根据双重杂合体的母亲X染色体上的基因组成,可以由外祖父的表型得知,这种基因定位的方法称为外祖父法。
拟等位基因:位于同一基因座位但不同位点的紧密连锁的功能性等位基因,但不是结构性等位基因。
外显子:DNA序列中能被体现在成熟mRNA上并编码蛋白质的片段。
内含子:在基因序列中成熟mRNA上未被反映出来的DNA片段。
突变子:突变后可以引起变异的最小单位称为一个突变子,一个核苷酸就是一个突变子。
重组子:不能由重组分开的最小单位就是一个重组子。
顺反子:负责编码特定的遗传信息的功能单位,其内部是可分的,包含多个突变的重组单位。
断裂基因:一个基因是由几个互不相近的段落组成,即基因内部有间隔序列。
分子遗传学研究基因的结构与功能
分子遗传学研究基因的结构与功能在生物学领域中,分子遗传学是研究基因的结构和功能的一门学科。
通过深入探究基因的组成和相互作用,我们可以更好地理解生命的机理,并为疾病的治疗和遗传改良提供有力的科学依据。
一、基因的结构基因是生物体遗传信息的基本单位,它决定了个体的遗传特征和生物功能。
现代分子遗传学的研究发现,基因是由DNA分子构成的。
DNA分子是由四种核苷酸(腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和鸟嘌呤)组成的双螺旋结构,它们通过特定的碱基配对规则相互连接。
基因的具体结构可以分为启动子、转录因子结合位点、编码区和终止子等部分。
1. 启动子是位于基因的上游区域,它可以促使转录起始复合物形成,进而启动基因的转录过程。
启动子的特定序列决定了基因的表达水平。
2. 转录因子结合位点是指转录因子与DNA分子特定的结合位置。
转录因子结合位点的变异可以影响转录因子的结合能力,进而调控基因的表达。
3. 编码区是基因中最为重要的部分,它包含了特定的DNA序列,决定了编码特定蛋白质的氨基酸序列。
4. 终止子是基因的末端区域,它标记了基因的终止位置,并帮助转录过程的终止。
二、基因的功能基因的功能主要通过编码蛋白质来实现。
蛋白质是生物体中最重要的功能分子,它们构成了细胞的骨架、酶的催化剂、信号分子的传递者等。
在基因转录过程中,DNA序列被转录成为RNA分子,这一过程是通过RNA聚合酶酶催化完成的。
RNA分子进一步参与到蛋白质的合成中,包括mRNA、tRNA和rRNA等。
mRNA分子携带着编码信息,被翻译成蛋白质的氨基酸序列。
tRNA分子通过与mRNA和氨基酸配对,将氨基酸运输到合成蛋白质的位置,同时rRNA分子组装成核糖体,参与到蛋白质的合成中。
基因还可以通过调控DNA的拷贝数目、启动子的甲基化、转录因子的结合和转录水平的调控等方式发挥功能。
三、研究方法与技术分子遗传学的研究方法与技术日益发展,在揭示基因结构和功能方面发挥了重要作用。
1. 基因工程技术:通过定向改变基因组中的DNA序列,可以制造出特定的基因突变体。
遗传学课后习题答案(王亚馥)
第2章孟德尔式遗传分析: 习题解1 题解a:(1) 他们第一个孩子为无尝味能力的女儿的概率是1/8;(2) 他们第一个孩子为有尝味能力的孩子的概率是3/4;(3) 他们第一个孩子为有尝味能力儿子的概率是3/8。
b:他们的头两个孩子均为品尝者的概率为9/16。
2 题解:已知半乳糖血症是常染色体隐性遗传。
因为甲的哥哥有半乳糖症,甲的父母必然是致病基因携带者,而甲表现正常,所以甲有2/3的可能为杂合体。
乙的外祖母患有半乳糖血症,乙的母亲必为杂合体,乙有1/2的可能为杂合体,二人结婚,每个孩子都有1/12的可能患病。
3 题解:a:该病是常染色体显性遗传病。
因为该系谱具有常显性遗传病的所有特点:(1)患者的双亲之一是患者;(2)患者同胞中约1/2是患者,男女机会相等;(3)表现连代遗传。
b:设致病基因为A,正常基因a,则该家系各成员的可能基因型如图中所示c:1/24 题解a:系谱中各成员基因型见下图b:1/4X1/3X1/4=1/48c:1/48d:3/45题解:将红色、双子房、矮蔓纯合体(RRDDtt)与黄色、单子房、高蔓纯合体(rrddTT)杂交,在F2中只选黄、双、高植株((rrD-T-))。
而且,在F2中至少要选9株表现黄、双高的植株。
分株收获F3的种子。
次年,分株行播种选择无性状分离的株行。
便是所需黄、双、高的纯合体。
6 题解:正常情况:YY褐色(显性);yy黄色(隐性)。
用含银盐饲料饲养:YY褐色→黄色(发生表型模写)因为表型模写是环境条件的影响,是不遗传的。
将该未知基因型的黄色与正常黄色在不用含银盐饲料饲养的条件下,进行杂交,根据子代表型进行判断。
如果子代全是褐色,说明所测黄色果蝇的基因型是YY。
表现黄色是表型模写的结果。
如果子代全为黄色,说明所测黄色果蝇的基因型是yy。
无表型模写。
7 题解: a:设计一个有效方案。
用基因型分别为aaBBCC、AAbbCC、AABBcc的三个纯合体杂交,培育优良纯合体aabbcc。
遗传学课后习题名词解释部分题目和答案(王亚馥)
题解:
由于 F2 中有 95 株紫花,75 株白花。分离比很接近 9:7,表现两个显性基因互补。F1 的基因型为 AaBb,开紫花。 F2 中有 9/16 的 A_B_ ,开紫花,有 3/16A_bb3/16aaB_1/16aabb 全部开白花。
两基因在生物合成途径中的互作如下:
A 基因
B 基因
↓
↓
果你有一只黄色的果蝇,你如何判断它是属于纯合 yy 还是“表型模写”?(你能否说出一些人类中表型模写的例 子)
题解:
正常情况:YY 褐色(显性);yy 黄色(隐性)。 用含银盐饲料饲养:YY 褐色→黄色(发生表型模写) 因为表型模写是环境条件的影响,是不遗传的。将该未知基因型的黄色与正常黄色在不用含银盐饲料饲养的条
a:结果与性别有关。 b:是由于 X 染色体上的隐性纯合致死。 c:将 F1 中的 202 只雌蝇与野生型的雄果蝇进行 单对杂交。将有一半的杂交组合的子代的性比表现 1:1。将有一半的杂交组合的子代的性比表现 2 雌:1 雄。 12.一条真实遗传的褐色狗和一条真实遗传的白色狗交配,所有 F1 的表型都是白色的。F1 自交得到 F2 中有 118 条 白狗 32 条黑狗 10 条棕色狗。给出解释
题解
a:系谱中各成员基因型见下图 b:1/4X1/3X1/4=1/48 c:1/48 d:3/4
6.大部分普通果蝇身体是褐色(YY),具有纯合隐性等位基因 yy 的个体呈黄色。但是,即使是纯合的 YY,如果用 含有银盐的食物饲养,成体为黄色。这就是为“表型模写”,也是由环境造成的类似于某种基因型产生的表型。如
前体物(白色)→ A 物质(白色)→ 紫色素
第 3 章 连锁遗传分析与染色体作图: 习题解
3.杂交 EEFF*eeff,F1 再于隐性亲本回交。后代的基因型就可以从表型上推断出来。后代的基因型也可视为杂合的
基因家族结构的分析
基因家族结构的分析基因家族是指有共同祖先,并具有相似结构和功能的一组基因。
在生物进化的过程中,基因家族起到了至关重要的作用,它们不仅能够为生物提供各种功能的基因,也能够增强生物的适应性和多样性。
因此,对基因家族的结构和功能进行深入的研究,对于理解生物进化和追踪亲缘关系以及开发新的生物技术,都具有重要的意义。
基因家族的分类基因家族按照一定的标准进行分类,因此也有了不同的分类方式。
主要有以下几种:1. 基于序列相似性的分类:对基因家族的成员进行序列比较,发现它们之间存在一定的相似性,因此将它们归为同一家族。
2. 基于功能相似性的分类:对基因家族的成员进行功能分析,发现它们具有相似的生物学功能或同样的代谢途径,并且它们的结构也存在相似之处,因此将它们归为同一家族。
3. 基于基因进化历史的分类:通过对基因家族成员的进化历史进行分析,揭示它们之间的亲缘关系和进化模式,为基因家族的进化历程提供新的认识。
不同的分类方式都有各自的优缺点,因此在具体研究中,需要针对具体的问题采用不同的分类方法。
基因家族的结构基因家族的结构是指基因家族的成员之间存在的结构特征和相互关系。
在基因家族中,成员之间存在着相似的序列和结构,这说明它们具有相似的功能。
而且,由于基因家族的成员之间存在着亲缘关系,它们之间的结构和序列也存在着一定程度的相似性。
基因家族的结构是由基因家族成员的增加和动态演化所决定的。
基因家族的成员可以从一开始就存在,也可以是后期经过复制和转座得来的。
在不同的进化历史阶段,基因家族的成员数目和组成都不同。
因此,对基因家族的结构进行研究,不仅可以为其功能的研究提供依据,也可以为其进化的研究提供新的认识。
基因家族的功能基因家族的功能是指基因家族成员所具有的生物学功能。
一个基因家族中的成员可以具有相同的功能,也可以具有不同的功能。
基因家族的成员在生物体内扮演着不同的角色,并参与到不同的生物学过程中,比如代谢途径、遗传信息的传递和表达等。
基因精细结构的遗传分析
二、基因的类别及其相互关系
根据基因的功能和性质,可将其分为以下几类: 根据基因的功能和性质,可将其分为以下几类:
1、结构基因(structural gene):既可转录又可翻译,参与生化途径 、结构基因 :既可转录又可翻译, 2、调节基因(operator):既可转录又可翻译,只起调节作用 、调节基因 :既可转录又可翻译, 3、 RNA基因 、 基因
不能正常生长
基因内重组 Discovery of Recombination Within the Gene
子囊型 ① + ade + ade nic + nic + 分离 时期 四分子 类别 实得子 囊数 MⅠ MⅠ PD 808 ② + + + + ③ + + + ade nic + nic ade MⅠ MⅡ T 90 ④ + ade nic ade + + nic + MⅡ MⅠ T 5 ⑤ + ade nic + + ade nic + MⅡ MⅡ PD 90 ⑥ + + nic ade + + nic ade MⅡ MⅡ NPD 1 ⑦ + + nic ade + ade nic + MⅡ MⅡ T 5
真核生物和原核生物中发现基因组中某些可以移动位置的基 因,称跳跃基因。 称跳跃基因。
哈工大哈工大-遗传学 第四章 基因精细结构的遗传分析
断裂基因
70年代后发现大多真核生物基因都是不连续的,被 年代后发现大多真核生物基因都是不连续的, 年代后发现大多真核生物基因都是不连续的 不编码序列隔开,称断裂基因( 不编码序列隔开,称断裂基因(split gene) 。 )
遗传学教学大纲
《遗传学》课程教学大纲一.基本信息课程编号:课程名称:遗传学英文名称:genetics课程性质: 专业必修课总学时:54学分: 3适用对象: 生物科学专业先修课程:高等数学植物学动物学生物化学二.编写说明(一)课程的性质遗传学是生物学所有专业的一门专业基础课程,是研究生物遗传和变异的科学,研究内容包括基因的结构与功能、基因从亲代传递到子代过程中的遗传与变异。
随着现代生物科学的发展,遗传学已成为21世纪生命科学领域发展最为迅速的学科之一,是生命科学各门学科的核心,它的分支几乎扩展到生物学的各个研究领域。
本课程的任务是全面系统地讲授遗传学的基本原理和遗传学分析的基本方法,同时介绍现代遗传学发展的最新成就,使学生对遗传物质的本质、遗传物质的传递、遗传物质的变异等基本规律有比较全面的、系统的认识,并能应用其基本原理分析遗传学数据,解释遗传学现象,同时对遗传信息的表达与调控有一个较为全面和深入的了解。
(二)课程教学目标基本要求1.系统了解遗传与变异的规律,分子基础及应用。
2.掌握遗传学的基本实验方法和技能、技巧,并在科学态度、独立工作能力方面获得初步的训练。
3.能够利用所学知识,说明和解决实践中有关遗传学的一般问题。
4.能够根据具体要求和目的查阅相关文献。
5.能够胜任中学生生物课中有关遗传学的讲授、实验和课外活动等教学工作。
(三)课程的重点和难点第二章第二节孟德尔的分离规律和独立分配规律;第二章第二节基因与环境的关系;第三章第二节连锁遗传和性连锁;第五章第二节病毒的遗传;第六章第三节细菌的遗传;第十章第三节细胞质遗传;第十一章第二节染色体结构和数目变异;第十二章第一节基因突变;第十三章第二、三节群体遗传与进化;第十四章第二节数量遗传。
(四)课程教学方法与手段以理论讲授为主,配合实践性教学、实验教学、多媒体教学、学生作业、撰写论文、自学等方法进行学习。
(五)实践环节1.名称洋葱根尖有丝分裂染色体标本制备及观察;植物多倍体人工诱导;大葱花粉母细胞减数分裂标本制备及观察;显微摄影;染色体组型分析;果蝇唾腺染色体制片观察;质粒DNA的提取;蚕豆根尖微核检测技术;遗传学实验的计算机模拟;人群中PTC味盲基因频率的分析;真核基因组DNA的快速提取;染色体分带技术。
遗传学第八章基因精细结构的分析
根据重复序列在基因组中的组织形式,可分为串联 重复序列和散在重复序列。多数来源于反转录转座 位子。
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(三)重复序列家族
1.卫星DNA(satellite DNA):一类高度重复的DNA序 列
DNA,在适当的条件下又回复成双链DNA。 • 解链温度(melting temperature,Tm):使溶液中DNA分子的
50%成为单链时,所需的温度。 因为DNA分子中,氢键越多越稳定,所以GC含量多,解链温度高,
DNA稳定性高。
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(一)基因组的序列复杂性 (2)复性速率(reassociation rate)与重复顺序
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第三节 基因内部的精细结构
三、顺反子、突变子与重组子的概念
1、顺反子(cistron):Benzer把在反式构型中不能互补的各个 突变型在染色体上所占的一个区域称为一个顺反子。
顺反子:具有正常生理功能的遗传物质最小单位。实际上它是基因的 同义词。是一个功能水平上的基因。
2、突变子(muton):是指一个顺反子内部能发生突变的最小单 位。一个突变子可以小到只有一对碱基。如镰形细胞贫血 症:HbS和HbA。这对基因的差别只是β链第6位氨基酸谷氨酸变 为缬氨酸:
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第三节 基因内部的精细结构 一、重组测验(recombination)
• T4噬菌体rⅡ区中有3000多个突变型,它们都有相同 的表型。Benzer把rⅡ突变型一对对地杂交,测量每对 突变位点间的重组频率。
• 如 rx+ry在许可条件下双重感染B菌株,形成噬菌斑后 收集菌液,稀释后分成两份,一份再接种到B菌株,这 样,rx+,+ry,rxry,++都能生长,另一份接种于 K(λ),在这里,只有++重组子才能生长,交互重组子 rxry不能生长。
遗传学-病毒的遗传分析
表4-1 野生型与几种突变型的区别 类型 不同大肠杆菌平板上噬菌斑表型 B K() S
野生型 小噬菌斑
rI rII 大噬菌斑 大噬菌斑
小噬菌斑
大噬菌斑
小噬菌斑
大噬菌斑
无噬菌斑(致死) 小噬菌斑
rIII
小噬菌斑
大噬菌斑
大噬菌斑
在 B 菌株中 的噬菌斑 rⅡrⅡ+ +(大,边缘清晰)
在 K 菌株(λ ) 中的噬菌斑 -
溶源性细菌有两个重要特性: (1)免疫性: 原噬菌体产生一种阻遏蛋 白,抑制同类噬菌体DNA的复制,噬菌体 可进入细胞,但不能增殖,亦不能导致 细菌裂解。因而能抵抗同类噬菌体的超 感染。 (2)可诱导性: 自发――万分之一; 紫外线或丝裂霉素90%。
λ噬菌体(λ phage)
侵入细菌后,细菌并不裂解 λ噬菌体的DNA通过交换整合到细菌染色 体上。 随着细菌DNA一起复制。
(二) Benzer的重组测验
Benzer’s recombination test
重组测验是以遗传图的方式确定突变子 之间的空间关系。 这种方法测定重组率极其灵敏。
近代基因的概念:基因是一段有功能的 DNA序列,是一个遗传功能单位,其内 部存在有许多的重组子和突变子。 突变子:指改变后可以产生突变型表型 的最小单位 重组子:不能由重组分开的最小单位。
病毒按寄主可分为: 动物病毒,植物病毒,细菌病毒。 病毒按遗传物质可分: RNA病毒,DNA病毒。
(二)病毒的基因组
每种病毒只含一类核酸(DNA或RNA)。 病毒基因组类型多样:有单链(ss)与双链 (ds),正链(+)与负链(-),线状与环状之分。 不同病毒的核酸含量差别很大,但对每种病 毒而言,核酸的长度是一定的。 病毒基因组的基因一般有:侵染功能所需的 基因,复制所需的基因,病毒体形成所需的 基因,破坏宿主细胞的基因等
郑州大学生命科学学院考研考试大纲
四、考试要求
硕士研究生入学考试科目《生物化学》为闭卷,笔试,考试时间为180分钟, 本试卷满分为150分,其中《植物生理学》75分。试卷务必书写清楚、符号和西 文字母运用得当。答案必须写在答题纸上,写在试题纸上无效。
郑州大学硕士研究生入学考试 《普通生物学》考试大纲
命题学院(盖章):生命科学学院 考试科目代码及名称:909/普通生物学
郑州大学硕士研究生入学考试 《生物化学》考试大纲
命题学院(盖章): 生命科学学院 考试科目代码及名称: 338 生物化学
一、考试基本要求及适用范围概述
本《生物化学》考试大纲适用于郑州大学生命科学学院相关专业的硕士研究 生入学考试。生物化学是生物学的重要组成部分,是动物学、植物学、遗传学、 生理学、医学、农学、药学及食品等学科的基础理论课程,主要内容:探讨生物 体的物质组成以及分子结构、性质与功能,物质代谢的规律、能量转化及其调节 控制等。要求考生系统地理解和掌握生物化学的基本概念和基本理论,掌握各类 生化物质的结构、性质和功能及其合成代谢和分解代谢的基本途径及调控方法, 理解基因表达调控和基因工程的基本理论,了解生物化学的最新进展,能综合运 用所学的知识分析问题和解决问题。
四、考试要求
硕士研究生入学考试科目《普通生物学》为闭卷,笔试,考试时间为180分钟, 本试卷满分为150分。试卷务必书写清楚、符号和西文字母运用得当。答案必须 写在答题纸上,写在试题纸上无效。
五、主要参考教材(参考书目)
《陈阅增普通生物学》(2014年8月第四版),吴相钰,陈守良,葛明德编著,高 等教育出版社 《动物生物学》(2013年3月第四版),陈小麟,方文珍编著,高等教育出版社 《植物生物学》(2016年7月第四版),周云龙编著,高等教育出版社
分析群体遗传结构和遗传多样性的分子方法
分析群体遗传结构和遗传多样性的分子方法群体遗传结构和遗传多样性是衡量物种生态适应力和基因流动性的重要指标。
传统上,人们使用表型特征和分子标记等方法来研究群体遗传学。
不过,随着分子生物学技术的不断发展,越来越多的分子方法被广泛应用于群体遗传学的研究中,比如基于核糖体DNA、细胞色素b、微卫星标记、单核苷酸多态性等的分析方法。
本文将就这些分子方法分别进行介绍和分析。
1. 基于核糖体DNA的分析方法核糖体DNA(rDNA)是组成核糖体的主要结构成分。
rDNA序列变异率比较低,且不受选择压力的影响,因此rDNA序列在物种间和种内都具有高度保守性和可比性。
基于rDNA序列的分析方法包括限制性片段长度多态性(RFLP)、序列变异分析和构建系统发育树等。
这些方法在群体遗传结构和遗传多样性的分析中已被广泛应用,但由于rDNA序列限制变异率较低,因此在分辨率方面存在一定的局限性。
2. 基于细胞色素b的分析方法细胞色素b(cytb)是线粒体DNA的一部分,影响线粒体能量代谢和ATP产生。
cytb序列在物种间和种内具有高度保守性和可比性,且其序列变异率相对较高,因此常被用作研究物种系统发育、群体遗传结构和遗传多样性的分子标记。
常用的cytb序列分析方法包括序列比对、单倍型分析、基因流和遗传距离分析等。
3. 基于微卫星标记的分析方法微卫星是富含重复单元的DNA序列,其长度通常在2-6个碱基对之间,并且在不同个体和不同物种间的长度不同。
由于微卫星序列的长度变异率较高,因此适用于高分辨率的群体遗传结构和遗传多样性分析。
微卫星标记的常用分析方法包括聚合酶链式反应(PCR)扩增、基因型分型、群体结构分析、基因流和进化模型拟合等。
4. 基于单核苷酸多态性的分析方法单核苷酸多态性(SNP)是一种常见的DNA序列变异形式,其在基因组中的分布密度高,可以同时分析数千个SNP标记。
SNP标记的多样性高、信息含量大、适用范围广,可以用于系统发育、分子标记辅助选育、基因治疗等多个领域。
遗传学教学大纲(参考).doc
遗传学教学大纲(参考)导言•遗传学的定义•遗传学发展的里程碑•遗传、发进化在基因水平上的综合与统一•遗传学的任务第一篇遗传物质的传递第一章孟德尔式遗传分析•孟德尔第一、第二定律及其遗传分析•孟德尔学说的核心•遗传的染色体学说染色体在细胞分裂中的行为•基因的作用与环境因素的相互关系等位基因间的相互作用非等位基因间的相互作用第二章连锁遗传分析与染色体作图•性连锁遗传性染色体与性别决定T. H. Morgan关于果蝇的伴性遗传研究其它动物(包括人)及植物的伴性遗传遗传的染色体学说的直接证明剂量补偿效应及X染色体失活的分子机制•连锁基因的交换和重组真核生物基因组,基因定位与染色体作图的一般原理与方法•真菌类的遗传分析顺序四分子与非顺序四分子及其遗传分析•人类基因组的染色体作图人类基因定位方法人类基因组的染色体作图与物理图谱的研究方法与进展第三章基因精细结构的遗传分析•基因概念及其发展•互补测验与顺反子•缺失作图及其原理与方法第四章病毒基因组及其遗传分析•噬菌体突变的互补测验•噬菌体突变的重组实验•X噬菌体基因组与X原噬菌体第五章细菌基因组及其遗传分析•大肠杆菌的突变及其遗传因子•大肠杆菌的性别一F因子与高频重组•中断杂交与重组作图•F'因子与性导•转化与转导作图第六章遗传重组•遗传重组的类型•同源重组的分子机制---- 基因转变与Holliday、Meselson-Radding模型•细菌同源重组的特点及机制•位点专一性重组•转座因子与异常重组•原核生物中的转座因子•真核生物中的转座因子•转座机制与遗传学效应第二篇遗传物质的表达与调控第七章原核生物基因的表达与调控•原核生物基因的转录和翻译• E.coli乳糖操纵子的正、负调控•其它类型的操纵子•X噬菌体基因组的表达调控•DNA重组对基因表达的调控•反义RNA在基因表达中的调控作用第八章真核生物基因的表达与调控•染色体水平上的基因活化调节•转录水平的调控一一顺式、反式作用元件,激素调节•转录后水平的调控——RNA加工、内含子剪接•翻译水平的调控第九章发育的遗传学分析•发育遗传学概论•基因的细胞分化和细胞决定的作用•基因在胚胎极性生成中的作用一一果蝇前后轴极性生成中的基因作用•果蝇和哺乳动物的同源异形基因•性别决定——Y染色体的睾丸决定基因•基因差别表达及其研究方法第十章免疫遗传基本原理•组织相容性抗原及其遗传•免疫球蛋白多样性的遗传控制•与HLA相关的遗传疾病第十一章核外遗传•母性影响•细胞内敏感物质的遗传•线粒体与叶绿体遗传及其分子基础第十二章数量性状的遗传分析•数量性状及其特征•数量性状的遗传率•近亲繁殖与杂种优势的理论第三篇遗传物质的进化第十三章遗传物质的改变(一)——染色体畸变•染色体结构变异•染色体数目变异•染色体变异在进化中的意义第十四章遗传物质的改变(二)一一因突变•概说•基因突变的分子基础•生物体的修复系统•基因突变的检出第十五章群体遗传与进化•Hardy一Weinberg 定理•平衡群体的性质及其应用•影响Hardy—Weinberg平衡的因素•自然群体中的遗传多态性•分子进化与中性学说第四篇遗传学与人类第十六章基因工程导论•基因丁程中的载体•基因组克隆和cDNA文库•转基因技术及应用第十七章遗传学与人类健康•癌基因与抑癌基因•癌基因激活与肿瘤的遗传•遗传病及其基因诊断与治疗•遗传多样性的保护与人类未来。
8章
8.3.3 λ噬菌体的基因重组与作图
Kaiser 1955年最早进行了λ噬菌体的重组作图试 验。他用紫外线照射处理得到5个λ噬菌体的突变 系: s 系产生小噬菌斑 mi系产生微小噬菌斑 c 系产生完全清亮的噬菌斑 co1系产生除中央一个环之外其余部分都清亮 的噬菌斑。 co2系产生比co1更浓密的中央环噬菌斑。
因此可用以下公式计算重组率:
由于在E.coliB平板感染后得到的噬菌斑数为群体总 数,在E.coliK12 (λ)的噬菌斑为基因内重组所得到 的野生型的噬菌体数,所以以上公式可以表示为:
T4rⅡ 不同突变位点图距的测定
这一测定方法称为重组测验,它是以遗传图的 方式确定突变子之间的空间关系。 根据公式在理论上可检测到两个rⅡ突变之间重 组率为0.0002%(2×1/106=2×10-6)。 但实际上所观察的最小重组率为0.02% ,即 0.02个图距单位,还没有发现小于这个数值的 重组率。 遗传重组可能出现在2个碱基对顺序的距离内。 (P192)
T4的两个rⅡ不同突变型如r47+和+r104同时侵染大 肠杆菌B菌株,形成噬菌斑后收集溶菌液,将此溶 菌液等分两份,一份再接种大肠杆菌B菌株, 在大肠杆菌B菌株的细胞中r47+、+r104、r47 r104、 ++都能生长,故在此平板上可统计噬菌体总数。 另一份溶液接种于大肠杆菌K(λ)菌株中倒平板,在 这里,只有++重组子才能生长,由于rⅡ双重突变 的交互重组子r47r104不能生长,所以无法检出, 但是它的频率和++相等,因此估算重组子数要将 ++数乘以2,代入公式:
虽然将真核生物中两点测交和三点测交的基本原 理和方法应用于噬菌体杂交,但是两者在杂交机 制上是完全不同的: ①噬菌体在杂交中,每个亲代对子代所提供的遗 传贡献取决于感染细菌时每种亲代噬菌体的相对 数量。如基因型A与基因型B的亲代比=10:1, 则产生重组子代的数量A型常多于B型子代数。
基因重组及遗传分析
基因重组及遗传分析基因重组是指在染色体上发生交叉互换,导致基因组合的改变。
在有世代繁殖的生物中,基因重组是通过配子的形成过程实现的。
基因重组的过程包括染色体的交叉互换、随机分配和独立组合。
交叉互换是指染色体上的同源染色单体在分裂时发生断裂和再连接,使得一些基因组合的等位基因匹配改变。
随机分配是指配子中携带的染色体从母本和父本中分别来自哪一方不确定,并且各染色体之间的分配是独立的。
独立组合是指配子中携带的基因变异是相互独立的,一个基因变异不影响其他基因变异发生的可能性。
遗传分析是通过研究家族和个体遗传信息,从而揭示遗传特征的传播规律和机制。
遗传分析的方法主要包括家系分析、连锁分析、基因分型和测序等。
家系分析主要用于明确一些遗传性状的传播规律以及确定其与其他遗传因素的关系。
连锁分析则是通过研究基因在染色体上的位置相对关系,从而推断两个基因是否连锁以及连锁的程度。
基因分型是通过检测个体的基因型,来对遗传特征进行分析和研究。
测序则是通过对个体的基因组进行测序,从而获得大量的遗传信息,用于遗传疾病的研究和诊断。
基因重组和遗传分析在农业、医学和生态学等领域具有广泛的应用价值。
在农业领域,基因重组技术被广泛应用于作物遗传改良和功能基因的研究。
通过基因重组可以将具有重要农艺性状的基因在种质资源中进行组合,从而获得具有高产、抗病虫害等优良性状的新品种。
在医学领域,遗传分析可以帮助人们了解遗传疾病的发生机制和传播规律,为遗传疾病的诊断和治疗提供依据。
在生态学领域,基因重组和遗传分析可用于研究物种的遗传多样性和种群遗传结构,从而揭示物种的起源、进化和保护策略。
综上所述,基因重组和遗传分析是现代生物学的基础和重要内容,具有重要的理论和实际意义。
通过研究基因重组和遗传分析,可以揭示生物的遗传变异机制、推动种群的进化和改良农作物品种、诊断和治疗遗传疾病等。
基因重组和遗传分析的发展将为人类社会的可持续发展和生物多样性保护提供重要的支持和指导。
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• 根据基因的功能和性质,可将其分为以下几类: • (一)结构基因(structural gene)和调节基因 (regulatory gene):既可转录又可翻译。 • (二)核糖体RNA基因(rRNA基因简称 rDNA)和转移RNA基因(tRNA基因简称 tDNA ):只可转录不可翻译。前者专门转录 rRNA, rRNA与响应蛋白质结合形成核糖体; 后者专门转录tRNA, tRNA作用是激活氨基酸。 • (三)启动子(promotor0和操纵基因 (operator):既无转录功能又无翻译功能,确切 说,它们不能称为基因。
• 进一步研究证明:这是由于杏色眼基因和白眼 基因在染色体上所占的位置(座位)相同,但 属于不同的位点,因而它们之间可以发生交换。
P
F1
wa+/ wa+ × +w/ Y
wa+/ +w
(配子)
wa+/ Y
(配子)
wa+ +w wa w ++
wa+ Y
F2出现 ++/ wa+ 和++ /Y(红眼野生型)
1957年Crick提出中心法则,61年提出三联体 遗传密码,从而将DNA分子结构与生物体结合 起来 1957年Benzer用大肠杆菌T4噬菌体为材料,分 析了基因内部的精细结构,提出了顺反子 (cistor)的概念,证明基因是DNA分之上一个 特定的区段,是一个功能单位,包括许多突变 位点(突变子),突变位点之间可以发生重组 (重组子) 理论上,一个基因有多少对核苷酸对就有多少 突变子和的重组子,实际上,突变子数少于核 苷酸对数,重组子数小于突变子数。
• 拟等位基因(pseudoallele):表型
效应类似紧密连锁的功能性等位基因, 但不是结构性的等位基因,其发现证明: 基因是可分的。
• 二、噬菌体突变型
1、噬菌斑形态的突变型 2、寄主范围的突变型 3、条件致死突变型 概念:条件致死突变(P101) • Benzer实验所用的T4的rⅡ突变就是一个 条件致死突变型。(见P101表4-1)
• (五)操纵子模型
1961年法国分子生物学家Jacob和 Monod通过对大肠杆菌乳糖突变体研究, 提出了操纵子学说(operon theory)。阐 明了基因在乳糖利用中的作用。
(六)跳跃基因(转座子)和断裂 基因的发现
20世纪50年代以前认为每一基因组的 DNA是固定的,而且其位置和他们的功 能无关。50年代初芭芭拉在玉米的控制 因子的研究中指出某些遗传因子可以转 移位置,之后在真核生物和原核生物中 发现基因组中某些成分不固定性是普遍 现象,称跳跃基因。70年代后发现大多 真核生物基因都是不连续的,被不编码 序列隔开,称断裂基因。
第四章 基因的结构与功能
• 基因是一个特定的DNA或RNA片段,但 并非一段DNA或RNA都是基因。
第一节 基因的概念
• 一、基因概念的发展 (一)遗传“因子”:孟德尔认为,生物性状的 遗传由遗传因子所控制,性状本身不遗传。 (二)染色体是基因的载体:摩尔根实验证明基 因位于染色体上,并呈直线排列,提出了遗传 学是连锁交换规律,建立了遗传的染色体学说, 为细胞遗传学奠定了重要基础。并由此提出基 因既是一个功能单位,是一个突变单位,也是 一个交换单位的“三位一体”概念。∴ 经典 遗传学认为:基因是一个最小的单位,不能分 割;既是结构单位,又是功能单位。
表4-1 类 型
野生型与几种突变型的区别 不同大肠杆菌平板上噬菌斑表型 S K() B 野生型 小噬菌斑 小噬菌斑 小噬菌斑 小噬菌斑 rI 大噬菌斑 小噬菌斑 rII 大噬菌斑 无噬菌斑(致死) 小噬菌斑 小噬菌斑 rIII 大噬菌斑 小噬菌斑
• 三、 Benzer的重组实验 两种rⅡ突变类型:rx、ry r+rx × ryr+ ↓混合感染 E.coli B株 接种 B株 计数 r+ry、rxr+ r+r+、rxry 四种基因型 均能生长 K(λ)株
(三)DNA是遗传物质:1928年Griffith首 先发现了肺炎球菌的转化,证实DNA是 遗传物质而非蛋白质;Avery用生物化学 的方法证明转化因子是DNA而不是其他 物质。 (四)基因是有功能的DNA片段 20世纪40年代Beadle和Tatum提出一个基 因一个酶的假说,沟通了蛋白质合成与 基因功能的研究 1953年Watson和Crick提出DNA双螺旋 结构模型,明确了DNA的复制方式。
三、基因与DNA
• 一个基因大约有500-6000个核苷酸对,但并非 DNA分子上任一含有几千个核苷酸对的区段都 是一个基因,基因是一个含有特定遗传信息的 DNA分子区段。 • 如何判断一段核苷酸序列是否是某个基因? 要看这个特定的核苷酸序列是否与其转录 产物RNA核苷酸序列或翻译产物多肽链的氨基 酸序列相对应,这样就必须同时测定某一段 DNA的核苷酸序列和相应产物的序列。
• 顺反位置效应(cis-trans position effect): • wa+/ +w两个突变分别在两条染色体上, 称为反式(trans), wa w /++两个土百年 同时排在一条染色体上,而另一条染色 体上两个位点均正常,称为顺式(cis)。 反式表现为突变型,顺式排列为野生型, 这种由于排列方式不同而表型不同的现 象成为顺反位置效应。
总之:顺反子学说打破了“三位一体”的基 因概念,把基因具体化为DNA分子上特定的 一段顺序--- 顺反子,其内部又是可分的,包 含多个突变子和重组子。
近代基因的概念:基因是一段有功能的DNA序列,
是一个遗传功能单位,其内部存在有许多的 重组子和突变子。
突变子:指改变后可以产生突变型表型的 最小单位。 重组子:不能由重组分开的基本单位。
第二节 重组测验
• 一、拟等位基因
黑腹果蝇中wa代表杏色眼基因,w代表白色眼基因,且都 位于X染色体上 若wa 和w为等位基 P wa wa × wY 因 ,F2应该只有亲本 两种表型,但在大量 杏色 白色 的F2群体中却出现了 F1 wa w wa Y(杏色眼) 1/1000野生型红眼出 现,红眼不是突变产 a a a a F2 w w w w w Y wY 生,因为不可能出现 如此高的频率