基因组进化的模式3方案.ppt

? 从酵母基因组中鉴定了 376 对基因 ? 组成 55 个重复基因群 ? 每个重复基因群至少有 3 个基因排列次序相同 ? 重复区域跨越了 50% 的基因组 ? 通过系统发生学分析、采用分子钟推测成对序 列差别的程度，表明加倍发生于 1 亿年前 酵母基因组在 1 亿年前经历了 1 次完全的加倍 – 植物基因组中的 异源多倍体 ? 植物中新的基因亦可通过多倍体化获取（同源多 倍体与 异源多倍体） ? 2 个不同物种之间杂交产生的 异源多倍体 ，也能产 生可育杂种 – 亲缘上非常近似，含有许多共有的基因 – 基因组加倍和种间基因转移的结合 – 酵母和植物中发现基因组加倍 – 脊椎动物是否出现过全基因组的加倍 ？ 山羊草属的拟斯卑尔脱山羊草组 植物 Species in Sitopsis section of Aegilops (SS) × 乌拉尔图小麦 T.urartu (AA) 野生二粒小麦 T. dicoccoides (AABB) 粗山羊草 Ae. tauschii (DD) 斯卑尔脱小麦 T. spelta (AABBDD) 栽培二粒小麦 T. dicoccum (AABB) × 面包小麦 T. aetivum (AABBDD) ? 单个基因以及基因群加倍 在进化过 程中经常出现 – 多基因家族，同一家族的不同成员最后 均可追溯到最初的古老基因组的某一祖 先基因 单个基因以及染色体区段加倍在进化过程中经常出现 ? 加倍机制 不等交换 – 同源染色体不等交换：位于同源染色体不同 位置的相似核苷酸序列之间发生的重组事件 – 姐妹染色体之间的不等交换：与上述机制相 同，只是发生在同一染色体的 1 对姐妹染色单 体之间 – DNA 放大：复制泡内 2 条子链 DNA 之间发生 不等交换，使 1 条链某一段序列加倍 重复序列 同源染色体配对 重复 C.DNA 放大 B. 姐妹染色体之间的不等交换 A. 不等交换 复制叉 ? 某些基因重复并不产生多样性 – 由相同或几乎相同的基因成员组成 – rRNA ，爪蟾 500 拷贝，序列完全相同 – 阻止突变的累积，避免多样性的产生 ? 人类 Y 染色体中 25% 的区段有重复发生，集中 在中部和端部。 1KB 以上的重复序列是 13.7% ? 基因与基因组的加倍是一个 动态过程 – 重复基因出现后最初数百万年，温和选择压 力下氨基酸代换速率 45% ，蛋白质创新 – 严格的自然选择期，氨基酸代换速率 5% – 5000 万年内， 90% 的重复拷贝被淘汰 – 基因冗余：进化对保留的冗余基因类型是有 选择性的 第八章 基因组进化的模式 生 物 进 化 树 变形虫 古细菌 真细菌 鞭毛虫 草履虫 粘液菌 接合菌 担子菌 子囊菌 褐藻 红藻 绿藻 裸子植物 苔藓 双子叶植物 海绵体 棘皮动物 线虫 环节动物 节肢动物 脊椎动物 软体动物 扁形动物 原口动物 单子叶植物 真菌 植物 动物 原核生物 原生生物 原始脊索动物 生物的进化图示 分子水平 分子生物学 细胞水平 DNA 的进化 单细胞 多细胞 细胞分化 蛋白质的进化 生命史的三大阶段 ? 前生命的 化学进化 阶段：完整细胞的形成标 志着这一阶段的结束 ? 生物学进化 阶段 ? 文化进化与生物学进化 并行和相互制约阶段 原始气体冷凝 汇流成海洋 火山爆发和闪电 的能量使气体合 成简单有机物 溅到岩石上的氨 基酸聚合成肽链 又重新回到水中 各种大分子进化 成原核细胞和真 核细胞 生 命 起 源 模 式 含 生 命 化 石 的 最 古 老 的 岩 石 叠层石 一、遗传系统的起源 ? 蛋白质起源说 ? 核酸起源说 蛋白质起源说 ? 三种非细胞生命形式 – Prions – 病毒 – 类病毒 ? 由于非细胞生命的存在，所以不能排除在 地球早期化学进化阶段有过非细胞的“大 分子状态”的生命形式的可能性 – 奥巴林的团聚体 (coacervate) 假说（ 1924 ）：用 蛋白质（白明胶）和多糖（阿拉伯胶）混合得到团 聚体 – 福克斯用类蛋白质加热得到微球体 – S. Miller (1953) 的模拟实验 – 澳大利亚陨石中