第六章：真核生物的遗传分析

2、C值悖理
C值悖理（C value paradox）：物种的C值及其 进化复杂性之间没有严格的对应关系，这种现 象称为C值悖理，或C值佯谬。
真核生物（2C）DNA的 含量（单位pg）
真核生物 DNA(2C)
两栖鲵
168.0
肺鱼
100.0
蝾螈
85.3
金线蛙
16.8
牛
6.4
人
6.4
土耳其盘羊 5.7
对上式重排为：
dC kdt C2
对上式积分整理为：
C 1 C0 1 kC0t
这里C0是t＝0 时DNA的初始浓度
这个公式表明：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 C0t来表示。
在一个特定的实验中，C0 是已知的，C是可以测定 的，如C/C0对C0t作图可以 得到C0t曲线。
粒的重组率； ②子囊中子囊孢子的对称性，证明减数分裂是一个交
互过程； ③可以检验染色单体的交换是否存在干涉现象，还可
利用它来研究基因转变（gene conversion）； ④证明双交换不仅可以包括4线中的两线，而且还可
（3）高度重复序列（highly repetitive sequnece）
基因组中存在大量拷贝的序列，一般重复 次数在106以上。重复单元的长度为6~200bp， 如卫星DNA。无转录能力，但能复制，且复制 速度很快。
卫星DNA（Satellite DNA）
真核生物基因组重复程度最高的成分，由非 常短的串联多次重复DNA序列组成。一般占了基 因组的10%～30%。因为它的低复杂性，有时称 为简单序列DNA，又因为其不寻常的核苷酸组成， 它经常在氯化铯梯度离心中从整个基因组DNA中 分离成一个或多个“卫星”条带，也称为卫星 DNA。
三、真核生物基因组DNA序列的复杂度 1、序列复杂性（sequence complexity）
不同序列的总长度称为序列复杂性 或者说：DNA分子中不重复碱基的总量（用bp来
表示） 或者说：最长的没有重复序列的核苷酸对的数值
例如：
ATAT TATA
40 其总长为160bp，但不重复的碱基：AT
所以，序列复杂性x = 2 (bp)
真核生物DNA复性动力学模式图
根据DNA复性动力学真核生物的基因组可以分为3 类： （1）单拷贝序列（unique sequence）亦称非重
复序列（nonrepetitive sequence） （2）中度重复序列（moderately repetitive
sequence） （3）高度重复序列（highly repetitive sequnece）
卫星DNA 基因组DNA 卫星DNA
卫星DNA由重复单位5~10bp组成，有的长达 100bp，成串排列，重复次数105~107，一般位于 染色体的异染色区。
6.2 真菌类的四分子分析与作图
一、顺序四分子的遗传分析
研究材料：粗糙脉孢菌（Neuropspora crassa） 酵母菌（Saccharomy ces）
温度适中（20-25℃） 复性过程缓慢：成核作用→拉链作用
当两条单链DNA接触时，如果某个区段可以互补配 对，就先形成一个双链核心区，然后扩展其互补配 对区段而复性形成双链。
dS DNA
k1 k2
2SS DNA
复性的速率（单链消失速度）可用下列公式表示：
dC kC2 dt
C为单链DNA的浓度；t为时间；k为重组速率常数。
属于子囊菌（ascomycetes）的真菌，低等真核生 物。
四分子（tetrad）：脉孢菌二倍体合子减数分裂形成 的4个单倍体子囊孢子, 称为四分子。它们以直线方式 排列在子囊中,又称为顺序四分子(ordered tetred)。
顺序四分子在遗传分析上的优越性： ①其着丝粒可作一个座位，用于计算某一基因与着丝
ATCG TAGC
40
序列复杂性x百度文库= 4 (bp)
若一个DNA分子长度为106bp，完全不含重复顺序， 则：序列复杂性x=106(bp)
2、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。 复性的必要条件：足够的盐浓度;
杨在君
主要内容 ✓真核生物基因组 ✓真菌类的四分子分析与作图 ✓真核生物重组的分子机制 ✓基因转变及其分子机制 ✓体细胞交换与基因定位 ✓体细胞融合与基因定位 ✓真核生物基因的删除与扩增及重排
6.1 真核生物基因组
一、C值悖理 1、相关概念 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。 C值（C value）：一个物种基因组的DNA含量是 相对稳定的，通常称为该物种DNA的C值，即单 倍体所含DNA量。
（1）单拷贝序列（unique sequence）
在基因组中只 有1个拷贝或2~3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（moderately repetitive sequence）
中度重复序列中 的重复单位平均长 度约为300bp，重复 次数为10~102，如人 的珠蛋白基因。
当C/C0=0.5 即复性反应完成一半时(t1/2)的C0t 值定义 为C0t1/2
C0t½的大小与DNA的复杂性的关系： ➢C0t½越大，表示复性速度越慢，DNA的分子量
越大； ➢在不存在重复序列的情况下,C0t½值与基因组的
大小成正比，也即与反应体系中的复杂度成 正比: X＝Ｋ’C0t½； ➢在存在重复序列的情况下，C0t1/2并不因基因组的大 小而增减,而是与DNA序列的重复频率成反比
果蝇
0.2
豌豆
28.0
蚕豆
4.0
玉米
11.0
酿酒酵母 0.026(C)
二、N值悖理 N值（N value）：一个物种基因组的基因数目。 N值悖理（N value paradox）：生物的基因数目与 生物在进化树上的位置不存在正相关，这种显现称 为Ｎ值悖理，或Ｎ值佯谬。
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120Mb）—13，600个基因； 啤酒酵母基因组(12Mb)—约6 000个基因； 水稻基因组（389Mb）—37,544