分子遗传学绪论.ppt

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1、第四时期第四时期:基因组和蛋白质组时期基因组和蛋白质组时期(1986至今至今)1986美Dulbecco首次提出了“人类基因组工程”19904月美国宣布人类基因组测序工作的5年计划。1991StepkenFodor把基因芯片的设想第一次变成了现实.199210月美VollrathD.等分别完成人类Y染色体染色体的物理图谱.199310月美国公布了19931995年的人类基因组测序工作计划，并预计2005年完成整个的测序工作。1995Smith,H.O等第一个细菌基因组流感嗜血杆菌(H.influenzae)全基因组序列发表。199512月美、法科学家公布了有15000个标记的人类基因组的物理图

2、谱。1996DietrichW.F等绘制了小鼠基因组的完整遗传图谱。199610月Goffeau等完成了酵母基因组的测序1996 DNA芯片进入商业化1997 WilmutWilmut 完成了体细胞克隆1998 12月，第一个多细胞真核生物线虫的 基因组在Science上发表。1999 Cate J.HCate J.H第一次绘制出完整核糖体的 晶体结构，揭示了其中的很多细节。1999 国际人类基因组计划联合研究小组完成 了人类 第22号染色体测序工作。2000 3月塞莱拉公司宣布完成了果蝇的基因 组测序。2000完成了人类第21号染色体的测序20006,26人类基因组草图发表200012,14

3、英美等国科学家宣布绘出拟南芥基因组的完整图谱20011,12中、美、日、德、法、英等国科学家(Nature,15日)和美国塞莱拉公司(Science,16日)各自公布人类基因组图谱和初步分析结果。约3万基因。遗传学发展的新动态1.基因组(genome)学2.后基因组学3.蛋白质组学(Proteomics)4.生物信息学(Bioinformatic)定义为分子生物学和计算生物学的交叉.包含三个重要的内容:(1)基因组信息学;(2)蛋白质的结构模拟;(3)药物设计.第二节第二节 遗传学在国民经济中的作用遗传学在国民经济中的作用遗传学与遗传学与农牧业农牧业的关系的关系 遗传学与遗传学与工业工业的关系

4、的关系 遗传学在能源的开发和遗传学在能源的开发和环境环境保护中的应保护中的应 用用 遗传学在遗传学在医疗医疗卫生工作中的应用卫生工作中的应用 遗传学在其他领域中的应用遗传学在其他领域中的应用 第一部分第一部分遗传信息的传递规律和物质基础遗传信息的传递规律和物质基础 第一章第一章孟德尔定律孟德尔定律第一节孟德尔实验 孟德尔的功绩：采用3232个品种 观察了7 7对性状,经8年研究，发现了2 2个定律:独立分配和自由组合 定律，创立了“遗传学”表 11 孟德尔的豌豆杂交实验7对性状的结果2.84:1277矮787高高植株高植株矮植株3.14:1207顶生651腋生腋生花腋生花顶生2.82:1152

5、黄428绿绿色绿色黄色豆荚2.95:1299瘪882鼓鼓胀膨大缢缩豆荚3.15:1224白705紫紫花紫花白花3.01:12001绿6022黄黄色黄叶绿色子叶2.96:11850皱5474圆圆形圆形皱缩子叶F2比例F2F1豌豆表型 二、孟德尔植物杂交实验二、孟德尔植物杂交实验 （一）设计严密，层次分明（一）设计严密，层次分明 1.1.亲本亲本（parental generation)parental generation)杂交杂交(1)选材(2)选择研究的性状(3)采用正反交（reciprocal cross）(4)设立对照实验 2.杂种1代的观察：（filialgeneration1，F1)

6、确定了：显性显性（dominate）性状隐性(recessive)性状3.F2 代的观察进行统计处理；采用大样本；将矮株进行移植；通过自交来研究其遗传结构。4.F3代的研究经观察统计：AA（1表型为显性（A）Aa（2（二）科学推论：二）科学推论：（1 1）遗传因子成对存在，形成生殖细胞）遗传因子成对存在，形成生殖细胞 时彼此分离；时彼此分离；（2 2）以）以A A代表显性性状，代表显性性状，a a代表隐性性状代表隐性性状 ，AaAa表示杂合类型，那么在表示杂合类型，那么在F F2 2代中代中 后代的构成可用公式：后代的构成可用公式：1A+2Aa+1a1A+2Aa+1a 表明了各种类型的基因型以

7、及比例。表明了各种类型的基因型以及比例。（三）精确验证（三）精确验证 创用测交测交方法对推论加以验证 测交测交（testcross）：是指将杂种后代和隐性亲本进行杂交，回交回交（backcross）：是指杂种后代和任一亲本杂交。第二节第二节孟德尔定律（孟德尔定律（Mendels Mendels lawslaws）对一对性状的观察得出了三条规律（1）F1代的性状一致，通常和一个亲 本相同。得以表现的性状为显性，未能表现的性状称隐性，此称F1一 致性法则。（2）在杂种F2代中，初始亲代的二种 性状（显性和隐性）都能得到表达；（3）这两性状的比例总为 3 3：1 1。表1-2六位学者重复孟德尔植物杂

8、交实验的结果3.01:144892134737黄色绿色子叶总数3.01:136186109090黄色绿色子叶Darbishire19092.80:15141438黄色绿色子叶Lock19053.05:1390311903黄色绿色子叶Bateson19052.94:14451310黄色绿色子叶Hurst19043.01:111903580黄色绿色子叶Tschermak19003.08:14531394黄色绿色子叶Correns19003.01:120016022黄色绿色子叶孟德尔1865绿黄F2比例F2亲代实验者一一 分离律（分离律（Law of segregationLaw of segreg

9、ation）1分离律的实质 控制性状的一对等位基因在产生配子时 彼此分离，并独立地分配到不同的性细 胞中。2分离律的意义 （1）具有普遍性 遗传病约有4344种（1988年）侏儒（先天性软骨发育不全）显性 裂手裂足 舞蹈病（Huntington）白化 半乳糖血症 隐性 苯丙酮尿症 全色盲 早老症 自毁容貌综合征（2）杂合体是不能留作种子 人类家谱分析中常用的符号男男女患者女男女携带者不知性别性连锁携带者婚配流产儿或死胎近亲婚配已故家庭成员生育子女先证者同卵双生I 人类家谱谱系II异卵双生123二二自由组合定律自由组合定律（lawofindependentassortment）1自由组合律的内容

10、：即在配子形成时各对等位基因彼此分离后，独立自由地组合到配子中2.自由组合律的实质：配子形成时非同源染色体自由组合2自由组合的解释3测交验证4多对基因的杂交(五)孟德尔自由组合定律的意义(1)自由组合定律广泛存在，如蜜蜂的腐臭病（foulbrood）;(2)使生物群体中存在着多样性，使得生物得以生存和进化;(3)可应用于育种。第三节统计学原理在遗传学中的应用第三节统计学原理在遗传学中的应用一概率的概念一概率的概念 概率概率（probability）n nA A概率的公式为：概率的公式为：P P(A)(A)=lim=lim n nnP(A)：A事件发生的概率。n：群体中的个体数或测验次数。nA：

11、A事件在群体中出现的次数。二二 概率规则概率规则 1.1.相乘定律：相乘定律：独立事件独立事件:(independentevents)P(AB)=P(A)P(B)2 2相加定律相加定律 互斥事件互斥事件（matuallyexclusiveevents）P(A或或B)=P(A)+P(B)3 3.组合事件组合事件（combiningprobabilityrule）P=1/21/2+1/21/2=1/24.条件概率条件概率（conditionalprobability）若事件与早先出现过的事件有列联关系，则在条件下的概率称为条件概率记为：（）（）（）（）（）（）表1-4 事件A、A、B 和 B频数表

12、1P（A）=1/4P（A）=3/4合计P（B）=1/2P（AB）=1/4P（AB）=1/4纯合(B)P（A）=1/2P（AB）=0P（AB）=1/2杂合(B)合计白化（A）正常（A）求：表型正常的孩子中杂合体的概率？P(B|A)=P(AB)/P(A)P(A)=3/4;P(B)=1/2;P(AB)=1/2P(A|B)=P(AB)/P(A)=（1/2）/（3/4）=2/3反之如要求杂合体中表型正常的概率为:P(A|B)=P(AB)/P(B)=（1/2）/（1/2）=1三三.概率的计算和应用概率的计算和应用棋盘法棋盘法（Punnettsquare）1.分枝法分枝法（branchingprocess）

13、AAbbCcaaBbCcAAaabbBbCcCc1CC=1AaBbCC1Bb2Cc=2AaBbCc1cc=1AaBbccAa1CC=1AabbCC1bb2Cc=2AabbCc1cc=1Aabbcc3利用概率来计算AABbccDDEeAaBbCCddEePAAAaBbBbccCCDDddEeEe要求的基因型要求的基因型AABBCcDdee概率概率 P=1/21/4111/4=1/32要求的表型要求的表型ABCDe概率概率P=13/4111/4=3/16四四.二项分布和二项展开法二项分布和二项展开法1.对称分布：第一个 第二个 概率 分布分布孩子 孩子男 男1/21/2=1/4P(pp)=1/4男

14、 女1/21/2=1/42P(pq)=1/2女 男1/21/2=1/4女 女1/21/2=1/4P(qq)=1/4(p+q)2=p2+2pq+q2=1/41/2+1/4，分布是对称对称的。1不对称分布不对称分布第一个第一个 第二个第二个 概率概率 分布分布孩子孩子 孩子孩子 正常正常 正常正常3/43/4=9/16P(pp)=9/16正常正常 患儿患儿3/41/4=3/162P(pq)=6/16患儿患儿 正常正常3/41/4=3/16患儿患儿 患儿患儿1/41/4=1/16P(qq)=1/163.计算单项概率 二项分布概率密度函数公式:组合公式Cmn=m!/n!(m-n)!n!/x!(n-x)

15、!pxqn-x正常 白化n!/x!(n-x)!pxqn-xP401(3/4)4(1/4)081/256314(3/4)3(1/4)1108/256226(3/4)2(1/4)254/256134(3/4)1(1/4)312/256041(3/4)0(1/4)41/256图111杨辉三角1代数11112121331314641415101051516152015616五五.好适度的测验好适度的测验（goodnessoffit）（一）实际数和理论数的符合程度“点估计点估计 ”存在一些缺点：（1）单项的概率很小 （2）样本越大，单项概率越小“段估计段估计 ”计算实得比数的概率和比实得比数偏 差更大的

16、比数概率的总和紫花紫花(Aa)白花白花(aa)紫花紫花(Aa)白花白花(aa)1:1实验结果：实验结果：14株株6株株问实得比数是否符合理论比？问实得比数是否符合理论比？(20!/14!6!)(1/2)14(1/2)6=0.037后代个体数246810204080符合1:1的概率0.5000.3750.3120.2730.2460.1760.1250.089(1/2)+(1/2)20组合20:019:118:217:316:415:514:613:712:811:910:10概率.000001.0002.0002.001.005.015.037.074.120.160.176组合9:118:1

17、27:136;145:154:163:172:181:190:20合计概率.160.120.074.037.015.005.001.0002.0002.0000011.000点估计：点估计：P=0.037段估计：段估计：P=0.116P0.051.统计的标准:P0.05 结果与理论数无显著差异无显著差异，实 得值符合理论值。P0.05 结果与理论数有显著差异有显著差异，实 得值不符合理论值。P0.01 结果与理论数有极显著差异有极显著差异，实得值非常不符合理论值。2.2（Chisquaremethod）测验2=（d2/e）e:为预期值预期值 d：预期值和观察值观察值之差 (1)2测验应用于大样本 (2)预期数不得小于5 (3)所取数值不用百分比表示。查卡方表(表1-7)：自由度 N=2 1=1当 X2=10 P 0.01 有极显著差异，结果不符合理论比。当X2=0.05 P 0.30 无显著差异，结果符合理论比。