第11章细胞质遗传
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已将玉米mtDNA的全序列基本测出来，其环状 mtDNA含有约570kbp，其内部具有多个重复序列。 目前已有不少基因如编码rRNA、tRNA、细胞色素 C氧化酶等的基因定位于玉米、小麦等的mtDNA上。
18
近几年还发现人和牛线粒 体DNA编码蛋白质的遗传密 码与一般通用的密码有几处 不同，而且人、牛线粒体与 酵母线粒体也不尽相同。
4
第10章 细 胞 质 遗 传
❖细胞器和细胞质颗粒中的遗传物质，统称为细胞质 基因组(plasmon)。
5
第1节 细胞质遗传的概念和特点
一、细胞质遗传的概念 ◆由细胞质内的基因所决定的遗传现象和遗传规律
叫做细胞质遗传(cytoplasmic inheritance)。 ◆细胞质遗传又称
非染色体遗传(non-chromosomal inheritance) 非孟德尔遗传(non-Mendelian inheritance) 染色体外遗传(extra-chromosomal inheritance) 核外遗传(extra-nuclear inheritance) 母体遗传(maternal inheritance)等。
❖线粒体能合成与自身结构有关的一部分蛋白质， 同时又依赖于核编码的蛋白质的输入。因此，线粒 体是半自主性的细胞器，它与核遗传体系处于相互 依存之中。
19
四、共生体和质粒的遗传
共生体的遗传
◆在某些生物的细胞质中存在着一种细胞质颗粒，它们并 不是细胞生存的必需组成部分，而是以某种共生的形式存 在于细胞中，因而被称为共生体(symbiont)。
某些藻类中每个叶绿体内约有100个拷贝。
叶绿体DNA的复制方式与核DNA一样，都是半保留 复制。但叶绿体DNA和核DNA合成时期是完全独立的。
12
叶绿体基因组的构成
玉米的叶绿体基因组图
一些植物的ctDNA的全部碱 基序列已被测出来；多数植物 的ctDNA大小约为150kb。
➢烟草的ctDNA为155,844bp； ➢水稻的ctDNA为134,525bp。
6
紫茉莉花斑性状的遗传
7
❖原因：
卵细胞：有细胞核、大量的细胞质和细胞器。 ➢能为子代提供核基因和全部或绝大部分胞质基因。 精细胞：只有细胞核，细胞质或细胞器极少或没有。 ➢只能提供其核基因，不能或极少提供胞质基因。 ➢受细胞质基因所决定的性状，其遗传信息只能通 过卵细胞传给子代，而不能通过精细胞遗传给子代。
16
线粒体基因组
人、鼠和牛的mtDNA的全序 列是最早被测出来的，三种 mtDNA均显示相同的基本遗传 信息结构。
➢2个rRNA基因； ➢22个tRNA基因； ➢13个可能的蛋白质结构基因； ➢5个基因编码已知的蛋白质； ➢但其他基因的产物及功能目前 人、鼠和牛的线粒体基因组图 尚未确定。
17
植物的mtDNA 高等植物的mt DNA非常大，并且因植物种类不 同而存在很大差异，其限制性内切酶谱复杂。
8
玉米条纹叶的遗传
1943年，罗兹(Rhoads,M.M.)发现玉米的第 7号染色体上有一个控制白色条纹(iojap)的 基因(ij)； 纯合的ijij植株的叶片表现为白色和绿色 相间的条纹。
9
隐性核基因ij引起了叶绿体的变异， 便呈现条纹 或白色性状。
变异一经发生，便能以细胞质遗传的方式稳定传递。
22
无性生殖
有性生殖
23
24
放毒型(KK+卡巴粒) × 敏感型(kk)
结合时间较短
结合时间较长
放毒型(Kk+卡巴粒) 敏感型(Kk) 放毒型(Kk+卡巴粒)
◆这种共生体颗粒能够自我复制，或在寄主细胞核基因组 的作用下进行复制，连续地保持在寄主细胞中，并对寄主 的表现产生一定的影响，类似于细胞质遗传的效果。因此， 共生体颗粒也是细胞质遗传研究的重要对象。
20
❖草履虫的放毒型遗传
21
草履虫含有两种细胞核 大核：多倍体，主要负责营养； 小核：二倍体，主要负责遗传；
14
叶绿体基因组是存在于核基因组之外的另一遗传 系统，它含有为数不多但作用不小的遗传基因。
与核基因组相比，叶绿体基因组在遗传上的作用 十分有限。叶绿素合成酶系、电子传递系统以及光 合作用中CO2 固定途径有关的许多酶类，都是由核 基因编码的。
❖因此，叶绿体基因组在遗传上仅有相对的自主性 或半自主性。
15
三、线粒体遗传及其分子基础
线粒体DNA的分子特点
线粒体DNA(mitochondrial DNA，mtDNA)是裸露的 双链分子，一般为闭合环状结构，但也有线性的。 其分子量约为60×106道尔顿，长度为15-30m。 mtDNA与核DNA有明显的不同。 线粒体DNA，具有转录和翻译的功能，构成非染 色体遗传的又一遗传体系。
每个ctDNA大约能编码126个 蛋白质。ctDNA序列中的12%专 门为叶绿体的组成编码。
13
ctDNA仅能编码叶绿体本身结构和组成的一部分 物质，如rRNA、tRNA、核糖体蛋白质、光合作用 膜蛋白以及RuBp(1，5-二磷酸核酮糖)羧化酶的大 亚基等。 ctDNA的其余部分还与生物体的抗药性，对温度 的敏感性以及某些营养缺陷型等有密切关系。
1
1908年，Correns发现紫 茉莉中有一种花斑植株；
这种花斑植株着生有纯绿 色、白色和花斑3种枝条；
白色部分和绿色部分界限 明显。
2
紫茉莉花斑性状的遗传
杂决种定枝条的和性叶状色完的全遗由传母物本质枝是条通所过决母定本，传与递提的。 供花粉的父本枝条无关；
3
பைடு நூலகம்
花斑枝条的绿叶细胞含有正常的绿色质体(叶绿体)； 白因叶此细，胞植只物含的无这叶种绿 花素斑的现象白是色叶质绿体体(白的色前体体)—；质体变异造 成而的在。绿白组织之间的交界区域，某些细胞里既有叶绿体，又 有白色体。
10
二、叶绿体遗传及分子基础
叶绿体DNA
叶绿体DNA(chloroplast DNA，ctDNA)是闭合环状的 双链结构，浮力密度小； 高等植物ctDNA与核DNA没有明显区别； ctDNA与细菌DNA相似，是 裸露的DNA。
11
但单细胞的藻类ctDNA与核DNA在碱基组成和甲基 化等方面差别较大； 据测定，高等植物中每个叶绿体内含有30-60个 拷贝，大多数植物中，每个细胞内含有几千个拷贝。
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近几年还发现人和牛线粒 体DNA编码蛋白质的遗传密 码与一般通用的密码有几处 不同，而且人、牛线粒体与 酵母线粒体也不尽相同。
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第10章 细 胞 质 遗 传
❖细胞器和细胞质颗粒中的遗传物质，统称为细胞质 基因组(plasmon)。
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第1节 细胞质遗传的概念和特点
一、细胞质遗传的概念 ◆由细胞质内的基因所决定的遗传现象和遗传规律
叫做细胞质遗传(cytoplasmic inheritance)。 ◆细胞质遗传又称
非染色体遗传(non-chromosomal inheritance) 非孟德尔遗传(non-Mendelian inheritance) 染色体外遗传(extra-chromosomal inheritance) 核外遗传(extra-nuclear inheritance) 母体遗传(maternal inheritance)等。
❖线粒体能合成与自身结构有关的一部分蛋白质， 同时又依赖于核编码的蛋白质的输入。因此，线粒 体是半自主性的细胞器，它与核遗传体系处于相互 依存之中。
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四、共生体和质粒的遗传
共生体的遗传
◆在某些生物的细胞质中存在着一种细胞质颗粒，它们并 不是细胞生存的必需组成部分，而是以某种共生的形式存 在于细胞中，因而被称为共生体(symbiont)。
某些藻类中每个叶绿体内约有100个拷贝。
叶绿体DNA的复制方式与核DNA一样，都是半保留 复制。但叶绿体DNA和核DNA合成时期是完全独立的。
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叶绿体基因组的构成
玉米的叶绿体基因组图
一些植物的ctDNA的全部碱 基序列已被测出来；多数植物 的ctDNA大小约为150kb。
➢烟草的ctDNA为155,844bp； ➢水稻的ctDNA为134,525bp。
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紫茉莉花斑性状的遗传
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❖原因：
卵细胞：有细胞核、大量的细胞质和细胞器。 ➢能为子代提供核基因和全部或绝大部分胞质基因。 精细胞：只有细胞核，细胞质或细胞器极少或没有。 ➢只能提供其核基因，不能或极少提供胞质基因。 ➢受细胞质基因所决定的性状，其遗传信息只能通 过卵细胞传给子代，而不能通过精细胞遗传给子代。
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线粒体基因组
人、鼠和牛的mtDNA的全序 列是最早被测出来的，三种 mtDNA均显示相同的基本遗传 信息结构。
➢2个rRNA基因； ➢22个tRNA基因； ➢13个可能的蛋白质结构基因； ➢5个基因编码已知的蛋白质； ➢但其他基因的产物及功能目前 人、鼠和牛的线粒体基因组图 尚未确定。
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植物的mtDNA 高等植物的mt DNA非常大，并且因植物种类不 同而存在很大差异，其限制性内切酶谱复杂。
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玉米条纹叶的遗传
1943年，罗兹(Rhoads,M.M.)发现玉米的第 7号染色体上有一个控制白色条纹(iojap)的 基因(ij)； 纯合的ijij植株的叶片表现为白色和绿色 相间的条纹。
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隐性核基因ij引起了叶绿体的变异， 便呈现条纹 或白色性状。
变异一经发生，便能以细胞质遗传的方式稳定传递。
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无性生殖
有性生殖
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放毒型(KK+卡巴粒) × 敏感型(kk)
结合时间较短
结合时间较长
放毒型(Kk+卡巴粒) 敏感型(Kk) 放毒型(Kk+卡巴粒)
◆这种共生体颗粒能够自我复制，或在寄主细胞核基因组 的作用下进行复制，连续地保持在寄主细胞中，并对寄主 的表现产生一定的影响，类似于细胞质遗传的效果。因此， 共生体颗粒也是细胞质遗传研究的重要对象。
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❖草履虫的放毒型遗传
21
草履虫含有两种细胞核 大核：多倍体，主要负责营养； 小核：二倍体，主要负责遗传；
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叶绿体基因组是存在于核基因组之外的另一遗传 系统，它含有为数不多但作用不小的遗传基因。
与核基因组相比，叶绿体基因组在遗传上的作用 十分有限。叶绿素合成酶系、电子传递系统以及光 合作用中CO2 固定途径有关的许多酶类，都是由核 基因编码的。
❖因此，叶绿体基因组在遗传上仅有相对的自主性 或半自主性。
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三、线粒体遗传及其分子基础
线粒体DNA的分子特点
线粒体DNA(mitochondrial DNA，mtDNA)是裸露的 双链分子，一般为闭合环状结构，但也有线性的。 其分子量约为60×106道尔顿，长度为15-30m。 mtDNA与核DNA有明显的不同。 线粒体DNA，具有转录和翻译的功能，构成非染 色体遗传的又一遗传体系。
每个ctDNA大约能编码126个 蛋白质。ctDNA序列中的12%专 门为叶绿体的组成编码。
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ctDNA仅能编码叶绿体本身结构和组成的一部分 物质，如rRNA、tRNA、核糖体蛋白质、光合作用 膜蛋白以及RuBp(1，5-二磷酸核酮糖)羧化酶的大 亚基等。 ctDNA的其余部分还与生物体的抗药性，对温度 的敏感性以及某些营养缺陷型等有密切关系。
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1908年，Correns发现紫 茉莉中有一种花斑植株；
这种花斑植株着生有纯绿 色、白色和花斑3种枝条；
白色部分和绿色部分界限 明显。
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紫茉莉花斑性状的遗传
杂决种定枝条的和性叶状色完的全遗由传母物本质枝是条通所过决母定本，传与递提的。 供花粉的父本枝条无关；
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பைடு நூலகம்
花斑枝条的绿叶细胞含有正常的绿色质体(叶绿体)； 白因叶此细，胞植只物含的无这叶种绿 花素斑的现象白是色叶质绿体体(白的色前体体)—；质体变异造 成而的在。绿白组织之间的交界区域，某些细胞里既有叶绿体，又 有白色体。
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二、叶绿体遗传及分子基础
叶绿体DNA
叶绿体DNA(chloroplast DNA，ctDNA)是闭合环状的 双链结构，浮力密度小； 高等植物ctDNA与核DNA没有明显区别； ctDNA与细菌DNA相似，是 裸露的DNA。
11
但单细胞的藻类ctDNA与核DNA在碱基组成和甲基 化等方面差别较大； 据测定，高等植物中每个叶绿体内含有30-60个 拷贝，大多数植物中，每个细胞内含有几千个拷贝。