基因的概念及發(fā)展

1、第七章基因概念的發(fā)展The Development of Genen什么是基因n順?lè)礈y(cè)驗(yàn)和基因精細(xì)結(jié)構(gòu)n基因概念的發(fā)展第一節(jié) 什么是基因（gene）早期概念：泛子經(jīng)典概念：遺傳因子，基因現(xiàn)代概念：具有遺傳信息的DNA序列基因概念的多樣性遺傳因子經(jīng)典的基因概念 （classical theory of gene）1909年，丹麥遺傳學(xué)家約翰生 遺傳因子（Gene）基因）基因Theory of the GeneThomas Hunt Morgan 1926經(jīng)典的基因概念 （classical theory of gene） 基因是染色體上的實(shí)體 基因像念珠(bead)狀呈線性排列 在染色體上 經(jīng)典

2、基因概念總結(jié)交換(cross-over unit)突變(mutation unit)功能(functional unit) “三位一體”的最小的 不可分割的基本的遺傳單位 功能單位：控制有機(jī)體的性狀。 突變單位：一個(gè)基因能突變?yōu)榱硪粋€(gè)基因，產(chǎn)生等位基因。 交換單位：基因間能進(jìn)行重組，而且是交換的最小單位。現(xiàn)代遺傳學(xué)概念隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，1953年，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)被發(fā)現(xiàn)，1977年，Sanger發(fā)明了DNA測(cè)序技術(shù)。三位一體三位一體1、順?lè)礈y(cè)驗(yàn)的建立n果蠅眼色：杏色眼wa 白色wnwa+/+w和+/waw基因型相同都為+wa+w，但兩個(gè)突變基因在染色體上的位置不同。 nwa+/+w為反式排列

3、，表現(xiàn)為杏色眼； n+/waw為順式排列，表現(xiàn)為紅色眼。第二節(jié)順?lè)礈y(cè)驗(yàn)和基因的精細(xì)結(jié)構(gòu)2、順?lè)礈y(cè)驗(yàn)：設(shè)有兩個(gè)獨(dú)立起源的隱性突變具有類似的表現(xiàn)型，判斷是屬于同一個(gè)基因突變，還是屬于兩個(gè)基因的突變，即判斷是否屬于等位基因。 建立雙突變雜合二倍體； 測(cè)定突變間有無(wú)互補(bǔ)作用。反式雜合子順式雜合子不同基因反式雜合子順式雜合子（1）有互補(bǔ)作用：突變來(lái)自不同基因，則每個(gè)突變的相對(duì)位點(diǎn)上都有一個(gè)正常野生型基因最終產(chǎn)生正常mRNA，其個(gè)體表現(xiàn)型為野生型。功能基因1和2產(chǎn)物，因此表現(xiàn)型為野生型功能基因1和2產(chǎn)物，因此表現(xiàn)型為野生型（2）無(wú)互補(bǔ)作用：在無(wú)互補(bǔ)作用的情況下，個(gè)體變現(xiàn)為突變型。突變來(lái)自同一個(gè)基因，只能產(chǎn)

4、生突變的mRNA形成突變酶和個(gè)體，顯示突變的表現(xiàn)型。反式雜合子同一基因順式雜合子無(wú)功能基因1產(chǎn)物，因此表現(xiàn)為突變體有功能基因1產(chǎn)物，因此表現(xiàn)型為野生型（3）順?lè)醋樱ū緷蔂枺罕硎竟δ艿淖钚挝缓晚樂(lè)吹奈恢眯?yīng)。順?lè)礈y(cè)驗(yàn)：根據(jù)順式表現(xiàn)型和反式表現(xiàn)型來(lái)確定兩個(gè)突變體是否屬于同一個(gè)基因（順?lè)醋樱?。果蠅眼?順?lè)醋蛹僬f(shuō)（Theory of cistron） 1957年，Benzer 在一個(gè)順?lè)醋觾?nèi)部存在精細(xì)結(jié)構(gòu)，可分解成更小的單位：突變子-性狀突變時(shí)，產(chǎn)生突變的最小單位，可小到只有一個(gè)核苷酸對(duì)。 如鐮形細(xì)胞貧血癥: DNA mRNA 蛋白質(zhì) 正常HbA：G A A G A A 谷氨酸 鐮形HbS：G

5、T A G U A 纈氨酸 重組子-在發(fā)生性狀重組時(shí)，可交換的最小單位，又稱交換子，可以只有一個(gè)核苷酸對(duì)。Locus (loci ) ： 基因座 Site： 位點(diǎn) “三位一體”3、基因的精細(xì)結(jié)構(gòu) Benzer利用經(jīng)典的噬菌體突變和基因內(nèi)重組技術(shù)分析T4噬菌體r區(qū)基因的精細(xì)結(jié)構(gòu)。（1）原理：B K12（ ）B K12（ ） 突變型r 野生型r+ 利用上述特點(diǎn)讓兩個(gè)r突變型雜交 侵染K12（ ）株，選擇重組體r+ 計(jì)算出兩個(gè)r+突變座位間的重組頻率。（2）方法：Benzer 重組實(shí)驗(yàn)示意圖全部子代r47+,+r104,+,r47r104只有感染E.coli BE.coli B感染E.coli K(

6、)E.coli K()E.coli Br47+和+r104同時(shí)感染E.coliB雙重感染通過(guò)重組測(cè)驗(yàn)，可計(jì)算一個(gè)基因內(nèi)部不同位點(diǎn)的距離，精確度達(dá)0.001%，即0.001個(gè)圖距單位。稱為基因的精細(xì)作圖。（3）結(jié)果：重組值計(jì)算重組值 =2 r+r+ 噬菌斑數(shù)噬菌斑總數(shù) 100% =2 K() 菌株上生長(zhǎng)的噬菌斑數(shù)B菌株上生長(zhǎng)的噬菌斑總數(shù) 100%重組子-在發(fā)生性狀重組時(shí)，可交換的最小單位，又稱交換子，可以只有一個(gè)核苷酸對(duì)?；?順?lè)醋樱鄠€(gè)突變子和重組子，經(jīng)得起順?lè)礈y(cè)驗(yàn)的一個(gè)功能單位。 r47 r47 r47 + + r104 精細(xì)作圖 r47 + + r106 r47 + + r102 B

7、菌株 K菌株基因內(nèi)重組互補(bǔ)試驗(yàn)nrII區(qū)有3000多個(gè)突變型，有相同的表型，是否屬于一個(gè)基因還是幾個(gè)基因？n重組測(cè)驗(yàn)是以遺傳圖距的方式確定突變的空間關(guān)系；互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)則是確定突變的功能關(guān)系。 B K兩突變位點(diǎn)距離雖近，但順?lè)炊加泄δ?，故不在同一順?lè)醋觾赏蛔兾稽c(diǎn)距離雖遠(yuǎn)，但反式?jīng)]有功能，故在同一順?lè)醋永}：例題：果蠅的突變體果蠅的突變體A,B,C,D,E,F和和G都具有都具有相同的突變型：眼中缺乏相同的突變型：眼中缺乏紅色色素。經(jīng)互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)結(jié)紅色色素。經(jīng)互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)結(jié)果如右表（果如右表（“+”表示可表示可以互補(bǔ)，以互補(bǔ)，“-”表示不能表示不能互補(bǔ)）互補(bǔ)）問(wèn)：?jiǎn)枺海?）這些突變涉及幾個(gè)）這些突變涉及幾個(gè)基因

8、？基因？（2）那些突變體是屬于）那些突變體是屬于同一個(gè)基因發(fā)生的突變？同一個(gè)基因發(fā)生的突變？ABCDEFGG+-+-F-+-+-E+-+-D-+-C+-B+-A-3個(gè)個(gè)A,D,FB,GC,E第三節(jié) 基因概念的發(fā)展結(jié)構(gòu)基因：調(diào)控基因重疊基因隔裂基因跳躍基因假基因指可編碼mRNA或翻譯蛋白質(zhì)的一段DNA序列。（1）調(diào)控基因（regulator gene）：指其表達(dá)產(chǎn)物參與調(diào)控其他基因表達(dá)的基因。?（2）重疊基因（overlapping gene）：在同一段DNA序列上，由于閱讀框架不同或終止早晚不同，同時(shí)編碼兩個(gè)以上基因的現(xiàn)象。主要存在于原核生物中。（3）割裂基因（split gene）：由于基因

9、內(nèi)部存在間隔序列，從而導(dǎo)致基因的不連續(xù)性，使得每個(gè)基因由幾個(gè)互不相鄰的段落組成，這種不連續(xù)的基因即為斷裂基因卵清蛋白的基因及其與cDNA的雜交圖?n1978年 Gilbortn內(nèi)含子 (intron) -在成熟的mRNA中不出現(xiàn)的序列n外顯子 (exon) -在成熟的mRNA中出現(xiàn)的編碼序列 Richard J. RobertsPhillip A. Sharp1993年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)小麥赤霉病抗性相關(guān)TaPDR7基因DNA與cDNA比對(duì)結(jié)果12345（5）跳躍基因（jumping gene）：即轉(zhuǎn)座子，指染色體組上可以轉(zhuǎn)移的基因。Barbara McClintock實(shí)質(zhì)：能夠轉(zhuǎn)移位置的DNA片段功能：在同一染色體內(nèi)或不同染色體之間移動(dòng)插入突變、DNA結(jié)構(gòu)變異（如重復(fù)、缺失等）表型變異1983 Nobile winner（6）假基因（pseudogene）：同已知的基因相似，由于位點(diǎn)缺失