連鎖交換2014

1、有絲分裂與減數(shù)分裂的比較連連鎖鎖基基因因的的交交換換和和重重組組連鎖基因的交換和重組連鎖基因的交換和重組 孟德爾定律的例外 位于一對(duì)同源染色體上的非等位基因間的遺傳關(guān)系染色體內(nèi)重組染色體內(nèi)重組（intrachromosomal recombination） 染色體間重組染色體間重組（interchromosomal recombination一、連鎖現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn) W. Bateson(1906)在香豌豆兩對(duì)相對(duì)性狀雜交試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)連鎖遺傳(linkage)現(xiàn)象。 T. H. Morgan et al.(1910)提出連鎖遺傳規(guī)律以及連鎖與交換的遺傳機(jī)理，并創(chuàng)立基因論(theory of the g

2、ene)。摩爾根(T. H. Morgan, 1866-1945)摩爾根等的果蠅遺傳試驗(yàn)果蠅(Drosophila melanogaster)身體顏色與翅長的連鎖遺傳：身體：灰色(B)對(duì)黑色(b)為顯性；翅長：長翅(V)對(duì)殘翅(v)為顯性。雌果蠅的連鎖和交換雌果蠅的連鎖和交換P灰身長翅灰身長翅 黑身殘翅黑身殘翅(BBVV) (bbvv)灰身長翅灰身長翅(BbVv)雌雌F1測交測交黑身殘翅黑身殘翅(bbvv)雄雄測交測交后代后代灰身長翅灰身長翅 黑身殘翅黑身殘翅 灰身殘翅灰身殘翅 黑身長翅黑身長翅(BbVv) 42% (bbvv)42% (Bbvv) 8% (bbVv) 8%基因的連鎖和互換現(xiàn)象

3、基因的連鎖和互換現(xiàn)象P灰身長翅灰身長翅 黑身殘翅黑身殘翅(BBVV) (bbvv)F1測交測交灰身長翅灰身長翅(BbVv)灰身長翅灰身長翅 黑身殘翅黑身殘翅(BbVv) 50% (bbvv)50%雄雄雌雌測交測交后代后代雄果蠅的連鎖遺傳雄果蠅的連鎖遺傳黑身殘翅黑身殘翅(bbvv)v灰身長翅果蠅的灰身基因和長翅基因位灰身長翅果蠅的灰身基因和長翅基因位于于同一染色體同一染色體上，以上，以 表示。表示。v黑身殘翅果蠅的黑身基因和殘翅基因位黑身殘翅果蠅的黑身基因和殘翅基因位于于同一染色體同一染色體上，以上，以 表示。表示。B V b vv經(jīng)過雜交，經(jīng)過雜交，F(xiàn)1是灰身長翅，其基因型是是灰身長翅，其基因

4、型是BbVv( )。B V b vPBVbvBV灰身長翅灰身長翅bv黑身殘翅黑身殘翅BVbvbvBV灰身長翅灰身長翅雄雄bvbv黑身殘翅黑身殘翅雌雌BVbvbv配子配子F1測交測交配子配子測交測交后代后代BVbvbvbv灰身長翅灰身長翅50%黑身殘翅黑身殘翅50% F F1 1雌果蠅的位于雌果蠅的位于同一個(gè)同一個(gè)染色體上的兩個(gè)基因染色體上的兩個(gè)基因大大都是連鎖都是連鎖遺傳的，因此生成的遺傳的，因此生成的 兩種兩種配子特別多，但也有配子特別多，但也有小部分小部分因?yàn)橐驗(yàn)榻粨Q交換而產(chǎn)生兩種而產(chǎn)生兩種新的基因組合新的基因組合B V 和和 b v B v 和和b VF1測交測交 雌雌BVbvBvbVb

5、vbv雄雄bvBVbvBvbVBVbvbvbvBvbvbVbv灰身長翅灰身長翅黑身長翅黑身長翅8%灰身長翅灰身長翅42%黑身殘翅黑身殘翅42%黑身殘翅黑身殘翅灰身殘翅灰身殘翅8%摩爾根等的果蠅遺傳試驗(yàn) 結(jié)果：F1形成四種類型的配子；但比例顯然不符合1:1:1:1，且親本類型配子明顯多于重組型配子；兩種親本型配子數(shù)大致相等，兩種重組型配子數(shù)也大致相等。連鎖遺傳現(xiàn)象的解釋連鎖遺傳規(guī)律連鎖遺傳規(guī)律：連鎖遺傳的相對(duì)性狀是由位于同一對(duì)染色體上的非等位基因間控制，具有連鎖關(guān)系，在形成配子時(shí)傾向于連在一起傳遞；交換型配子是由于非姊妹染色單體間交換形成的。 控制果蠅身體顏色和翅長的兩對(duì)非等位基因位于同一同源染

6、色體上。二、 完全連鎖和不完全連鎖 完全連鎖 (complete linkage)：如果連鎖基因的雜種F1(雙雜合體)只產(chǎn)生兩種親本類型的配子，而不產(chǎn)生非親本類型的配子，就稱為完全連鎖。 不完全連鎖 (incomplete linkage)：指連鎖基因的雜種F1不僅產(chǎn)生親本類型的配子，還會(huì)產(chǎn)生重組型配子。交換與不完全連鎖的形成 重組合配子的產(chǎn)生是由于：減數(shù)分裂前期 I 同源染色體的非姊妹染色單體間發(fā)生了節(jié)段互換。(基因論的核心內(nèi)容)1. 同一染色體上的各個(gè)非等位基因在染色體上各有一定的位置，呈線性排列；2. 染色體在間期進(jìn)行復(fù)制后，每條染色體含兩條姊妹染色單體，基因也隨之復(fù)制；3. 同源染色體

7、聯(lián)會(huì)、非姊妹染色單體節(jié)段互換，導(dǎo)致基因交換，產(chǎn)生交換型染色單體；4. 發(fā)生交換的性母細(xì)胞中四種染色單體分配到四個(gè)子細(xì)胞中，發(fā)育成四種配子(兩種親本型、兩種重組合型/交換型)。5. 相鄰兩基因間發(fā)生斷裂與交換的機(jī)會(huì)與基因間距離有關(guān)：基因間距離越大，斷裂和交換的機(jī)會(huì)也越大。圖圖5-14交叉及其產(chǎn)物的模式圖交叉及其產(chǎn)物的模式圖連鎖交換定律連鎖：處在同一染色體上的兩個(gè)或兩個(gè)以上基因遺傳時(shí)，聯(lián)合在一起的頻率大于重新組合的頻率。交換：重組類型的產(chǎn)生是由于配子形成過程中，同源染色體的非姐妹染色單間發(fā)生了局部交換的結(jié)果。連鎖群(linkage group):位于同一染色體上的基因群。連鎖群的數(shù)目(=haplo

8、id chromatid,n)通常等于單倍體染色體數(shù)Human:22+X+Y三、重組頻率（recombination frequency, RF）的計(jì)算 又稱交換值(cross-over value)或，重組值，是指重組型配子占總配子的百分率。即：總配子數(shù)重組型配子數(shù)交換值100(%)親本型配子+重組型配子 系譜分析定位法（家系分析法）是通過分析家系中連鎖基因的重組來確定同一條染色體上基因的排列順序以及兩個(gè)基因之間的遺傳距離。 但由于人類的家系相對(duì)比較小，世代很長，同時(shí)不能像動(dòng)物那樣進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)，因此這種方法的使用受到了很大的局限，一般較適合X連鎖基因的定位，直到60年代后期人們一直都采用這種

9、方法定位。系譜分析定位法（系譜分析定位法（pedigree method) 1 伴伴Y遺傳遺傳家系中的某一性狀只出現(xiàn)在男性中家系中的某一性狀只出現(xiàn)在男性中; 2 X連鎖遺傳連鎖遺傳：根據(jù)伴性遺傳特點(diǎn)：根據(jù)伴性遺傳特點(diǎn) 3 外祖父法外祖父法 (1)前提條件：兩個(gè)連鎖基因位于前提條件：兩個(gè)連鎖基因位于X染色體上的；染色體上的； 母親是兩對(duì)基因的雜合體；母親是兩對(duì)基因的雜合體； 如：紅綠色盲基因如：紅綠色盲基因b； 蠶豆病蠶豆病(G6PD-)基因基因g外祖父法定位原理外祖父法定位原理 外祖父外祖父 母親母親( (雙雜合體雙雜合體) ) 兒子兒子 bg/Y BG/bg BG/Y bg/Y Bg/Y b

10、G/Y bG/Y bG/Bg bG/Y Bg/Y BG/Y bg/Y Bg/Y Bg/bG Bg/Y bG/Y BG/Y bg/Y 親組合親組合 重組合重組合 統(tǒng)計(jì)結(jié)果，計(jì)算交換值。統(tǒng)計(jì)結(jié)果，計(jì)算交換值。 5%5% 人類常染色體基因N能導(dǎo)致指甲和髕骨的異常，稱為指甲-髕骨綜合征(nail-patella syndrome) 。一個(gè)有此癥的A型血的人和一個(gè)正常的O型血的人結(jié)婚。生的孩子中有的是A型血的該病患者。假定沒有親緣關(guān)系，但都具有這種表型的孩子長大，并且互相通婚。生了孩子。則第二代的這些孩子中間，表型的百分比如下： 有綜合征， 血型A 66% 正常， 血型O 16% 正常， 血型A 9%

11、有綜合征， 血型O 9% 分析數(shù)據(jù)，解釋上述概率的差異?；蚨ㄎ慌c染色體作圖 基因定位(gene mapping/ localization / location)：根據(jù)重組值確定不同基因在染色體上的相對(duì)位置和排列順序的過程。 染色體圖（chromaosome map)：基因連鎖圖(linkage map)或遺傳圖(genetic map)。根據(jù)基因之間的交換值（或重組值），確定連鎖基因在染色體上的相對(duì)位置而繪制的簡單線性示意圖。 圖距：centimorgan, cM, 1cM=1%重組值(map unit)去掉%的數(shù)值?；蚨ㄎ坏膶哟螐V義的基因定位有三個(gè)層次： 染色體定位(單體、缺體、三體定

12、位法)； 染色體臂定位(端體分析法)；1.連鎖分析(linkage analysis) 。交換值與遺傳距離 1. 非姊妹染色單體間交換數(shù)目及位置是隨機(jī)的； 2. 兩個(gè)連鎖基因間交換值的變化范圍是0, 50%，其變化反映基因間的連鎖強(qiáng)度、基因間的相對(duì)距離； 兩基因間的距離越遠(yuǎn)，基因間的連鎖強(qiáng)度越小，交換值就越大；反之，基因間的距離越近，基因間的連鎖強(qiáng)度越大，交換值就越小。 3. 通常用交換值/重組率來度量基因間的相對(duì)距離，也稱為遺傳距離(genetic distance)。通常以1%的重組率作為一個(gè)遺傳距離單位/遺傳單位。centiMorgan連鎖分析的方法基因連鎖分析的主要方法： (一)、兩點(diǎn)

13、測交(two-point testcross)通過三次測驗(yàn)，獲得三對(duì)基因兩兩間交換值、估計(jì)其遺傳距離；每次測驗(yàn)兩對(duì)基因間交換值；根據(jù)三個(gè)遺傳距離推斷三對(duì)基因間的排列次序。 (二)、三點(diǎn)測交(three-point testcross)一次測驗(yàn)就考慮三對(duì)基因的差異，從而通過一次測驗(yàn)獲得三對(duì)基因間的距離并確定其排列次序。兩點(diǎn)測交：三個(gè)連鎖基因：a, b, c1.通過三次親本間兩兩雜交，雜種F1與雙隱性親本測交，考察測交子代的類型與比例。2.計(jì)算三對(duì)基因兩兩間的交換值,估計(jì)基因間的遺傳距離。 a-b：X b-c：Y a-c：Z（=X+Y or X-Y ？）兩點(diǎn)測交：3. 根據(jù)基因間的遺傳距離確定基因

14、間的排列次序并作連鎖遺傳圖譜。C-Sh: 3.6 Wx-Sh: 20Wx-C: ?兩點(diǎn)測交：局限性1. 工作量大，需要作三次雜交，三次測交；2. 不能排除雙交換的影響，準(zhǔn)確性不夠高。當(dāng)兩基因位點(diǎn)間超過五個(gè)遺傳單位時(shí)，兩點(diǎn)測驗(yàn)的準(zhǔn)確性就不夠高。三點(diǎn)測交 將3個(gè)基因包括在同一次交配中。 例如，用3個(gè)基因的雜合體abc/+與3個(gè)基因的隱性純合體做測交。 一次3點(diǎn)測交=3次2點(diǎn)測交表表5-2 ec ct c v ec ct c v Y 測交后代的數(shù)據(jù)測交后代的數(shù)據(jù)三點(diǎn)測交試驗(yàn)舉例（果蠅）三點(diǎn)測交結(jié)果總結(jié) 先只考慮兩個(gè)基因?qū)﹂g的重組，而把第三個(gè)基因?qū)簳r(shí)忘掉。三點(diǎn)測交：基因順序的簡單確定 在任何三點(diǎn)測交

15、試驗(yàn)中，在測交后代的8種可能的表型中，個(gè)體數(shù)最少（甚至完全沒有）的兩種表型是雙交換的產(chǎn)物。根據(jù)這一點(diǎn)，不必計(jì)算重組值，一眼就能正確無誤地判斷這三個(gè)基因的順序。 用兩種雙交換型配子與兩種親本型配子比較：雙交換配子與親本型配子中不同的基因（改變了位置的基因）一定位于中間。三點(diǎn)測交：計(jì)算基因間的交換值，繪制連鎖遺傳圖。 交換頻率ec-cv: 10.3%, cv-ct: 8.4%, ec-ct: 18.4%，雙交換：0.15% 三點(diǎn)測交：雙交換與校正 由于雙交換實(shí)際上在兩個(gè)區(qū)域均發(fā)生交換，所以在估算每個(gè)區(qū)域交換值時(shí)，都應(yīng)加上雙交換值，才能夠正確地反映實(shí)際發(fā)生的交換頻率。 用雙倍雙交換值來校正。 例：交

16、換頻率ec-cv: 10.3%, cv-ct: 8.4%, ec-ct: 18.4%雙交換：0.15%ec-cv: 18.4%+2*0.15%干涉和并發(fā)1. 理論雙交換值 連鎖與互換的機(jī)理表明：染色體上除著絲粒外，任何一點(diǎn)均有可能發(fā)生非姊妹染色單體間的交換。但是相鄰兩個(gè)交換是否會(huì)發(fā)生相互影響呢？ 如果相鄰兩交換間互不影響，即交換獨(dú)立發(fā)生，那么根據(jù)乘法定理，雙交換發(fā)生的理論頻率(理論雙交換值)應(yīng)該是兩個(gè)區(qū)域交換頻率(交換值)的乘積。2. 干涉(interference)： 實(shí)際雙交換值低于理論雙交換值，這是由于兩個(gè)基因間一旦發(fā)生一次交換后就會(huì)影響另一個(gè)區(qū)域交換的發(fā)生，使雙交換的頻率下降。 這種現(xiàn)

17、象稱為干涉(interference)，或干擾：一個(gè)交換發(fā)生后，它往往會(huì)影響其鄰近交換的發(fā)生。其結(jié)果是使實(shí)際雙交換值不等于理論雙交換值。并發(fā)系數(shù)(coefficient of coincidence，C)為了度量兩次交換間相互影響的程度，提出了并發(fā)系數(shù)的概念。用以衡量兩次交換間相互影響的性質(zhì)和程度。并發(fā)系數(shù)C=觀察到的雙交換率/兩個(gè)單交換率的乘積交叉干涉交叉干涉（chiasma interference） I I1C 當(dāng) C =1，I = 0時(shí)， 表示 無干涉 C = 0，I = 1時(shí)， 表示存在完全干涉 1 C 0 時(shí) 表示存在正干涉 （positive interference） C 1，

18、I 0 時(shí)， 表示存在負(fù)干涉 （negative interference）負(fù)干涉僅在微生物中出現(xiàn)。假設(shè)假設(shè)Spock先生的父親是來自火星的星際飛船先生的父親是來自火星的星際飛船“企業(yè)號(hào)企業(yè)號(hào)”的船的船長，他母親是地球人?；鹦侨擞屑舛洌ㄓ傻任换蜷L，他母親是地球人。火星人有尖耳朵（由等位基因P決定）、決定）、無腎上腺（由等位基因無腎上腺（由等位基因A決定）、心臟靠右（由等位基因決定）、心臟靠右（由等位基因R）決定。這決定。這3個(gè)基因?qū)τ诘厍蛏舷鄳?yīng)的基因是顯性，這個(gè)基因?qū)τ诘厍蛏舷鄳?yīng)的基因是顯性，這3個(gè)基因座個(gè)基因座是在常染色體上，它們的連鎖圖如下：是在常染色體上，它們的連鎖圖如下：如果如果S

19、pock先生與一位地球上的女人結(jié)婚，先生與一位地球上的女人結(jié)婚，不考慮干涉，則他們的孩子中有多少是：不考慮干涉，則他們的孩子中有多少是：a. 3個(gè)性狀都像火星人；個(gè)性狀都像火星人；b. 3個(gè)性狀都像地球人；個(gè)性狀都像地球人；c.火星人的耳朵和心臟，地球人的腎上腺；火星人的耳朵和心臟，地球人的腎上腺；d.火星人的耳朵，地球人的心臟和腎上腺?；鹦侨说亩?，地球人的心臟和腎上腺。三點(diǎn)測交習(xí)題17%12%3 %后代可能性100%兩種單基因性狀或疾病的連鎖與交換兩種單基因性狀或疾病的連鎖與交換 如果一個(gè)家系同時(shí)存在兩種單基因遺如果一個(gè)家系同時(shí)存在兩種單基因遺傳病，而且控制這兩種疾病的基因位于傳病，而且控

20、制這兩種疾病的基因位于同一同一對(duì)染色體上對(duì)染色體上，那么這兩種基因?qū)催B鎖與交，那么這兩種基因?qū)催B鎖與交換規(guī)律傳遞，而子代中兩種疾病或性狀的組換規(guī)律傳遞，而子代中兩種疾病或性狀的組合要根據(jù)交換律而定。合要根據(jù)交換律而定。人類遺傳中的應(yīng)用 如果一個(gè)婦女從她的父親那里遺傳一個(gè)血友病基因（Xh）和一個(gè)葡萄糖6-磷酸脫氫酶（G6PD）座位的同工酶基因（XA）。 已知這兩個(gè)基因在X染色體相距5cM G6PD基因和Xh基因之間交換的概率是5% 如果通過羊水檢查，發(fā)現(xiàn)同工酶如果通過羊水檢查，發(fā)現(xiàn)同工酶A的存在，并且的存在，并且由核型分析知道胎兒為男性由核型分析知道胎兒為男性 就可預(yù)測該胎兒患有血友病的概率

21、是就可預(yù)測該胎兒患有血友病的概率是95%。 相反，如果羊水檢查中未檢查出同工酶相反，如果羊水檢查中未檢查出同工酶A，那么，那么這一胎兒患血友病的概率僅為這一胎兒患血友病的概率僅為5%。連鎖交換定律 1.已知A-B間相距20cM，雜合體基因型是AB/ab。求： （1）該雜合體產(chǎn)生的配子的種類和比例各是多少？ （2）若讓該個(gè)體自交，后代表型種類和比例又是多少？（假設(shè)顯性完全）習(xí)題 解： （1）交換率=20% 交換型配子=Ab+aB=20%， Ab和aB各10% 親本型配子= ab+AB=80%， ab和AB各40% ab：aB：Ab：AB=4：1：1：4 （2）自交：列棋盤格 A_B_:A_bb:aaB:aabb=66: