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体细胞遗传学

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体细胞遗传学编辑本段

体细胞遗传学遗传学的一个重要分支,它以高等生物的体细胞为实验材料,采用细胞培养细胞融合染色体转移基因转移等遗传学技术,研究真核细胞基因的结构、功能、表达、调控以及基因定位等问题。由于它不涉及有性生殖过程,因此可以克服有性生殖遗传分析的局限性,对于人类等难以进行遗传操作的物种尤其有价值 ADSFAEQWER353423413434

研究手段编辑本段

体细胞遗传学的研究手段主要包括体细胞杂交杂种细胞的选择、染色体转移、基因转移以及细胞核转移等。 ADSFAEQWER353423413434

体细胞杂交与杂种细胞的选择

体细胞杂交是体细胞遗传学最基本的实验技术。不同种属或同种异型的体细胞在融合剂(如聚乙二醇)或电融合方法的作用下,可以形成杂种细胞(hybrid cell)。然而,融合后的细胞群体中包含未融合的亲本细胞(homokaryon)和融合后的杂种细胞(heterokaryon)。为了筛选出杂种细胞,必须利用选择系统。最常见的是一类“选择性培养系统”,例如HAT选择系统(含次黄嘌呤、氨基蝶呤胸腺嘧啶),它利用次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)和胸腺嘧啶激酶(TK)基因缺陷的突变细胞系,只有通过融合互补后获得的杂种细胞才能在HAT培养基中存活。除了生化选择法,任何其他方法,只要具备能使两种亲本细胞不能单独生存而只有融合以后才能生存的条件,都可以用来进行融合细胞的选择。 ADSFAEQWER353423413434

排除或保留某一亲本染色体的方法

在杂种细胞的传代过程中,往往会优先排斥某一亲本的染色体。对于都是长期传代培养小鼠和大鼠细胞株的融合细胞来讲,在传代过程中被不断排斥的是大鼠的染色体;小鼠和人的融合细胞中被排斥的是人的染色体。可是如果用人细胞株的细胞与未经长期传代培养的小鼠细胞进行融合,则融合细胞首先排斥小鼠染色体。在植物中,培养九个月以后的大豆和烟草杂种细胞株中大豆染色体全部保留,烟草染色体则被排除了一半。

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根据染色体上某些基因的特性,可以得到选择性排除某一染色体的杂种细胞。例如,人的第5号染色体上有一个白喉毒素受体蛋白基因,它使人体细胞的杂种细胞对白喉毒素敏感。小鼠细胞中没有这一基因,故能抵抗这种毒素。将人体和小鼠细胞的融合细胞培养在含有白喉毒素的培养液中,即可选择性地除去带有人体第5号染色体的杂种细胞。相反地,也可使融合细胞选择性地保留某一染色体:由于HGPRT基因位于人的X染色体上,因此在HAT培养液中生长的融合细胞必定保留有人的X染色体。 ADFASDFAF23RQ23R

染色体、基因或细胞核的转移

遗传物质引入某种生物的细胞是体细胞遗传学研究中的常用手段。外源遗传物质直接转化受体细胞的效率不高。将待转移的遗传物质用病毒、血影细胞、微细胞脂质体等装载后,可提高引入受体细胞的效率。此外,也可以用极细的玻璃管把DNA直接注射到受体细胞的细胞核中。对于除去细胞壁后的植物细胞原生质体,也可以用上述种种方法引入DNA分子、噬菌体颗粒和细胞器等。除了转移染色体或染色体片段以外,有时需要转移整个细胞核,显微注射也是转移细胞核的常用方法。

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应用编辑本段

应用细胞融合、染色体鉴定、生化鉴定、免疫学鉴定等技术,已经建立了多种基因定位方法,使人类的基因定位研究取得了快速进展。例如,利用中国仓鼠的细胞和人的体细胞融合的杂种细胞在传代培养过程中不断排斥人的染色体的现象来进行基因定位:如发现杂种细胞中人的9号染色体被排斥后便失去ABO血型抗原,即可确定ABO血型抗原基因位于9号染色体上。

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研究肿瘤细胞融合形成的杂种细胞的致瘤性的变化,可以为理解正常细胞的癌化和肿瘤细胞的逆转提供重要线索。体细胞遗传学方法还可应用于肿瘤(例如着色性干皮病)发生机理的研究,涉及DNA损伤修复互补作用等方面。另外,体细胞培养的方法还可应用于人类遗传性疾病的预防(例如染色体病先天性代谢缺陷)。 ADFASDFAF23RQ23R

遗传物质引入受体细胞后,分析外源基因在受体细胞中是否表达,以及探究基因表达所需的条件,是研究真核细胞基因调控的有效途径。此外,研究细胞核和细胞质的相互关系,以及细胞质对核基因表达的作用,也是体细胞遗传学研究的重要内容。

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体细胞遗传学原理在育种工作中的应用目前还只限于植物。在药用植物黄连的细胞株中曾选到总生物碱含量高达干重的15%(其中小蘖碱含量高达8%)的细胞株,这些细胞株可用于小蘖碱的发酵生产。通过诱变处理,还曾从玉米的体细胞中选得抗长蠕孢霉的细胞株,并育成抗性品系。通过原生质体融合还可以获得难以通过有性杂交获得的远缘杂交品系,例如马铃薯和番茄、烟草和矮牵牛的杂交品系。随着研究工作的深入,将会在生产实际中取得更多成果。

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参考资料编辑本段

  • Ringertz, N. R., & Savage, R. E. (1976). Cell Hybrids. Academic Press.
  • Puck, T. T., & Kao, F. T. (1982). Somatic cell genetics and its application to medicine. Annual Review of Genetics, 16, 225-271.
  • Ruddle, F. H. (1981). A new era in mammalian gene mapping: somatic cell genetics and recombinant DNA technologies. Nature, 294, 115-120.
  • Davidson, R. L. (1974). Gene expression in somatic cell hybrids. Annual Review of Genetics, 8, 195-218.
  • 薛京伦, 等. (2000). 体细胞遗传学. 科学出版社.
  • 赵寿元, 乔守怡. (2008). 现代遗传学(第二版). 高等教育出版社.
  • 吴乃虎. (2001). 基因工程原理(第二版). 科学出版社.
  • 李振刚. (2006). 分子遗传学. 科学出版社.

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