基因概念的發(fā)展課件

第八章基因概念的發(fā)展第八章基因概念的發(fā)展1一、基因和DNA1、測(cè)序：（1）、化學(xué)降解法美國A.Maxam

和W.Gilbert發(fā)明一、基因和DNA2標(biāo)記32P-TCAG32P-TCAGCCCCATG32P-TCAGCCCCATGG32P-TCAGCCCCATGGTTAAGT處斷裂

TCAGCCCCATGGTTAAGA-------單鏈DNA

32P-TCAGCCCCATGGTTAAGA32P-T32P-TCAGCCCCAT32P-TCAGCCCCATGGT32P-TCAGCCCCATGGTT32P-TC32P-TCAGC32P-TCAGCC32P-TCAGCCC32P-TCAGCCCC32P-TCAGCCCC32P-TCA32P-TCAGCCCCA32P-TCAGCCCCATGGTTA32P-TCAGCCCCATGGTTAA32P-TCAGCCCCATGGTTAAGAA處斷裂C處斷裂G處斷裂標(biāo)記32P-TCAGT處斷裂TCAGCCCCAT3

TCAG電泳放射自顯影TCAG電泳放射自顯影4（2）雙脫氧終止法（鏈終止法）（英）F.Sanger和A.X.Coulson發(fā)明CCCHCHO四種堿基HHHH-O-P-O-P-O-P-O-CH2O-O-O-OOO

雙脫氧核苷酸（2）雙脫氧終止法（鏈終止法）CCCHCHO四種堿基H5DNAsequencingusingthechainterminationmethod.DNAsequencingusingthechain6DNAsequencinggelshowingtheseparationoffragmentsinthefoursequencingreactions(oneperlane).DNAsequencinggelshowingthe7InDNAsequencingusingdideoxynucleotideslabeledwithfluorescentdyes,allfourddNTPsareaddedtothesametube,andduringprimerextension,allcombinationsofchainsareproduced.InDNAsequencingusingdideox82、隔裂基因和重疊基因

(1)、隔裂基因（splitgene）

內(nèi)含子(intron)外顯子(exon)(2)重疊基因（overlappinggenes）1977,Sanger:ΦX174測(cè)序ABCABCABCABCABCABCABC……...基因基本特性：①自體催化②異體催化③突變通讀框（openreadingframe）2、隔裂基因和重疊基因(1)、隔裂基因（splitgene9二、生化突變型與一基因一酶學(xué)說

1941，Beadle&Tatum

提出：“onegeneoneenzyme”hypothesis

↓↓↓↓N-乙酰鳥氨酸瓜氨酸精氨精氨酸鳥氨酸琥珀酸氨甲酰磷酸天冬氨酸

圖：精氨酸生物合成途徑

乙酰鳥鳥氨酸精精氨琥珀精氨琥珀氨酸酶氨甲酰酶酸合成酶酸裂解酶二、生化突變型與一基因一酶學(xué)說乙酰鳥10BeadleandTatum:一個(gè)基因---一種酶

OneGene---OneEnzymeXraysMMCMMMVitaminsAminoacids

Purinesandpyrimidines

X射線誘導(dǎo)處理紅色面包霉，篩選出被誘導(dǎo)的突變體來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。根據(jù)遺傳分析和大量研究，他們認(rèn)為基因發(fā)生突變，就可能導(dǎo)致酶活性的喪失。

BeadleandTatum:一個(gè)基因11紅色鏈孢霉實(shí)驗(yàn)(1)突變品系基本基本培養(yǎng)基加培養(yǎng)基鳥氨酸瓜氨酸精氨酸arg－－－＋cit－－＋＋orn－＋＋＋鳥氨酸(Ornithine),瓜氨酸(Citrulline)精氨酸(Arginine)紅色鏈孢霉實(shí)驗(yàn)(1)突變品系基本12紅色鏈孢霉實(shí)驗(yàn)(2)突變品系基本基本培養(yǎng)基加培養(yǎng)基[A][C][O]arg－－－－cit－＋－－orn－＋＋－[A],[C],[O]分別為arg,cit

和orn突變品系的細(xì)胞提取物紅色鏈孢霉實(shí)驗(yàn)(2)突變品系基本13

三、人類酶缺陷的遺傳基礎(chǔ)

１.半乳糖血癥（Galactosemia）

三、人類酶缺陷的遺傳基礎(chǔ)

１.半乳糖血癥（Galact14２.白化?。╝lbinism）

酪氨酸酶酪氨酸酶

酪氨酸多巴多巴醌

多巴色素5,6二羥吲哚

+蛋白質(zhì)吲哚5,6醌黑色素黑素蛋白２.白化病（albinism）15３.苯丙酮尿癥（phenylketonuria,PKU）

蛋白質(zhì)苯丙氨酸羥化酶苯丙氨酸酪氨酸苯丙酮酸

３.苯丙酮尿癥（phenylketonuria,PKU）16４.萊一尼二氏癥（Lesch-Nyhan

syndrome）(自毀容貌綜合征)

鳥苷酸次黃苷酸

HGPRT鳥苷次黃苷

鳥嘌呤次黃嘌呤

HGPRT：次黃嘌呤－鳥黃嘌呤嘌呤磷酸核苷轉(zhuǎn)移酶

尿酸４.萊一尼二氏癥（Lesch-Nyhan17基因概念的發(fā)展課件18１、基因是結(jié)構(gòu)單位，不能由交換分開?？偨Y(jié)：２、基因是突變單位，在基因內(nèi)部無可以改變的更小單位。３、基因是作用單位，能產(chǎn)生特定的表型效應(yīng)，基因的部分如果有也不起作用。４、染色體是基因的載體。１、基因是結(jié)構(gòu)單位，不能由交換分開?？偨Y(jié)：２、基因是突變單19念珠理論——經(jīng)典遺傳學(xué)的基因論基因是一種化學(xué)實(shí)體，以念珠狀直線排列在染色體上，隨染色體復(fù)制，在有絲分裂和減數(shù)分裂中有規(guī)律地進(jìn)行分配，并具有相對(duì)穩(wěn)定性。1.染色體是基因的載體或轉(zhuǎn)運(yùn)者，允許基因有序分離與組合；2.基因是最小重組單位，不可分，交換只能發(fā)生在基因間；3.基因是最小突變單位，以一個(gè)整體進(jìn)行突變，內(nèi)部不再有可變化的更小組分；4.基因是一個(gè)功能單位。它控制有機(jī)體某個(gè)或一些性狀?？蓪⒅亟M單位和突變單位合稱為結(jié)構(gòu)單位，因而基因既是一個(gè)結(jié)構(gòu)單位，又是一個(gè)功能單位。念珠理論——經(jīng)典遺傳學(xué)的基因論基20四、基因的精細(xì)結(jié)構(gòu)萌發(fā)

有絲分裂１、順反子材料：曲霉菌（Ａspergillusnidulans）(1)生活史：菌絲Ａ（ｎ）菌絲ａ（ｎ）

分生孢子（ｎ）分生孢子（ｎ）

菌絲Ａ菌絲ａ融合（異核體）二倍體核（２ｎ）菌絲（２ｎ）分生孢子（２ｎ）

菌絲四、基因的精細(xì)結(jié)構(gòu)萌發(fā)有絲分裂１、順反子材料：曲霉21（２）突變型：腺嘌呤缺陷型ad16—ad8

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

①兩個(gè)缺陷型的雜合體仍然是缺陷型。－－說明什么？②后代中大約出現(xiàn)0.14%的野生型。－－又說明什么？

體細(xì)胞交換：（２）突變型：腺嘌呤缺陷型實(shí)驗(yàn)結(jié)果：22體細(xì)胞聯(lián)會(huì)通常情況下，有絲分裂過程中各條染色體在細(xì)胞內(nèi)隨機(jī)分布，同源染色體間在空間分布上互不影響。但是在一些動(dòng)植物的體細(xì)胞有絲分裂中觀察到一些非隨機(jī)分布現(xiàn)象，其同源染色體在空間分布上有相互靠近的傾向，甚至，會(huì)出現(xiàn)同源染色體緊密、平行配對(duì)的現(xiàn)象。體細(xì)胞聯(lián)會(huì)通常情況下，有絲分裂過程中各條染色體在細(xì)胞內(nèi)隨機(jī)分23ad16++ad8+ad16+ad16ad8++ad8abcdad16+ad16ad8+++ad8

ad16++ad8++ad16ad8(1)突變型：ac組合（2）野生型：bd組合（3）突變型：ad組合（4）野生型：bc組合ad16++ad8+ad16+ad16ad8++ad8abc24ad16ad8++ad16++ad8順式：反式：有缺陷正常有缺陷有缺陷野生型突變型順反子：順反位置效應(yīng)：ad16ad8++ad16++a25

2、互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)材料：T4噬菌體

野生型rⅡ+

BK（λ）BK（λ）快速溶菌型rⅡ2、互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)BK（λ）BK（λ）快速溶菌型rⅡ26Benzer順反子概念和基因內(nèi)重組DiscoveryofRecombinationWithintheGene

m1rIIA

Chromosomecarringmutation1m2rIIA

Chromosomecarringmutation2RecombinationwithinthegeneChromosomecarringmutation1and2Wildtype

Benzer將兩個(gè)rIIA突變型對(duì)B株進(jìn)行混合感染，再讓釋放的子代噬菌體感染K株。出現(xiàn)了野生型噬菌體。

Benzer順反子概念和基因27

r47r47

r47++r104

精細(xì)作圖r47++r106

r47++r102

B菌株K菌株

28

2×重組型噬菌體數(shù)總噬菌體數(shù)2×K菌苔上的噬菌斑數(shù)B菌苔上的噬菌斑數(shù)Rf=×100%Rf

=×100%2×重組型噬菌體數(shù)Rf=×100%R29

r106r51++r106++r51

順反測(cè)驗(yàn)r47106++r47++r106

K菌株B菌株r106r5130基因概念的發(fā)展課件31

順式測(cè)驗(yàn)

反式測(cè)驗(yàn)

突變位點(diǎn)在同一順反子內(nèi)

AB

+

－

AB

突變位點(diǎn)在不同的順反子內(nèi)

+

AB

+

AB

圖

順反測(cè)驗(yàn)結(jié)果的圖解。當(dāng)順式有功能，而反式?jīng)]有功能時(shí)，突變

位點(diǎn)突變位點(diǎn)在同一順反子內(nèi)；當(dāng)順式有功能，而反式也有功能時(shí)，突變

位點(diǎn)突變位點(diǎn)在不同順反子內(nèi)。

順式測(cè)驗(yàn)反式測(cè)驗(yàn)突變位點(diǎn)在同32Cis/TransComplementationTestCis/TransComplementationTest33Cis/TransComplementationTestCis/TransComplementationTest343、果蠅中的順反實(shí)驗(yàn)Cis/TransComplementationTest3、果蠅中的順反實(shí)驗(yàn)Cis/TransCompleme35五、近代基因概念的發(fā)展五、近代基因概念的發(fā)展36演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！37

第八章基因概念的發(fā)展第八章基因概念的發(fā)展38一、基因和DNA1、測(cè)序：（1）、化學(xué)降解法美國A.Maxam

和W.Gilbert發(fā)明一、基因和DNA39標(biāo)記32P-TCAG32P-TCAGCCCCATG32P-TCAGCCCCATGG32P-TCAGCCCCATGGTTAAGT處斷裂

TCAGCCCCATGGTTAAGA-------單鏈DNA

32P-TCAGCCCCATGGTTAAGA32P-T32P-TCAGCCCCAT32P-TCAGCCCCATGGT32P-TCAGCCCCATGGTT32P-TC32P-TCAGC32P-TCAGCC32P-TCAGCCC32P-TCAGCCCC32P-TCAGCCCC32P-TCA32P-TCAGCCCCA32P-TCAGCCCCATGGTTA32P-TCAGCCCCATGGTTAA32P-TCAGCCCCATGGTTAAGAA處斷裂C處斷裂G處斷裂標(biāo)記32P-TCAGT處斷裂TCAGCCCCAT40

TCAG電泳放射自顯影TCAG電泳放射自顯影41（2）雙脫氧終止法（鏈終止法）（英）F.Sanger和A.X.Coulson發(fā)明CCCHCHO四種堿基HHHH-O-P-O-P-O-P-O-CH2O-O-O-OOO

雙脫氧核苷酸（2）雙脫氧終止法（鏈終止法）CCCHCHO四種堿基H42DNAsequencingusingthechainterminationmethod.DNAsequencingusingthechain43DNAsequencinggelshowingtheseparationoffragmentsinthefoursequencingreactions(oneperlane).DNAsequencinggelshowingthe44InDNAsequencingusingdideoxynucleotideslabeledwithfluorescentdyes,allfourddNTPsareaddedtothesametube,andduringprimerextension,allcombinationsofchainsareproduced.InDNAsequencingusingdideox452、隔裂基因和重疊基因

(1)、隔裂基因（splitgene）

內(nèi)含子(intron)外顯子(exon)(2)重疊基因（overlappinggenes）1977,Sanger:ΦX174測(cè)序ABCABCABCABCABCABCABC……...基因基本特性：①自體催化②異體催化③突變通讀框（openreadingframe）2、隔裂基因和重疊基因(1)、隔裂基因（splitgene46二、生化突變型與一基因一酶學(xué)說

1941，Beadle&Tatum

提出：“onegeneoneenzyme”hypothesis

↓↓↓↓N-乙酰鳥氨酸瓜氨酸精氨精氨酸鳥氨酸琥珀酸氨甲酰磷酸天冬氨酸

圖：精氨酸生物合成途徑

乙酰鳥鳥氨酸精精氨琥珀精氨琥珀氨酸酶氨甲酰酶酸合成酶酸裂解酶二、生化突變型與一基因一酶學(xué)說乙酰鳥47BeadleandTatum:一個(gè)基因---一種酶

OneGene---OneEnzymeXraysMMCMMMVitaminsAminoacids

Purinesandpyrimidines

X射線誘導(dǎo)處理紅色面包霉，篩選出被誘導(dǎo)的突變體來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。根據(jù)遺傳分析和大量研究，他們認(rèn)為基因發(fā)生突變，就可能導(dǎo)致酶活性的喪失。

BeadleandTatum:一個(gè)基因48紅色鏈孢霉實(shí)驗(yàn)(1)突變品系基本基本培養(yǎng)基加培養(yǎng)基鳥氨酸瓜氨酸精氨酸arg－－－＋cit－－＋＋orn－＋＋＋鳥氨酸(Ornithine),瓜氨酸(Citrulline)精氨酸(Arginine)紅色鏈孢霉實(shí)驗(yàn)(1)突變品系基本49紅色鏈孢霉實(shí)驗(yàn)(2)突變品系基本基本培養(yǎng)基加培養(yǎng)基[A][C][O]arg－－－－cit－＋－－orn－＋＋－[A],[C],[O]分別為arg,cit

和orn突變品系的細(xì)胞提取物紅色鏈孢霉實(shí)驗(yàn)(2)突變品系基本50

三、人類酶缺陷的遺傳基礎(chǔ)

１.半乳糖血癥（Galactosemia）

三、人類酶缺陷的遺傳基礎(chǔ)

１.半乳糖血癥（Galact51２.白化病（albinism）

酪氨酸酶酪氨酸酶

酪氨酸多巴多巴醌

多巴色素5,6二羥吲哚

+蛋白質(zhì)吲哚5,6醌黑色素黑素蛋白２.白化?。╝lbinism）52３.苯丙酮尿癥（phenylketonuria,PKU）

蛋白質(zhì)苯丙氨酸羥化酶苯丙氨酸酪氨酸苯丙酮酸

３.苯丙酮尿癥（phenylketonuria,PKU）53４.萊一尼二氏癥（Lesch-Nyhan

syndrome）(自毀容貌綜合征)

鳥苷酸次黃苷酸

HGPRT鳥苷次黃苷

鳥嘌呤次黃嘌呤

HGPRT：次黃嘌呤－鳥黃嘌呤嘌呤磷酸核苷轉(zhuǎn)移酶

尿酸４.萊一尼二氏癥（Lesch-Nyhan54基因概念的發(fā)展課件55１、基因是結(jié)構(gòu)單位，不能由交換分開。總結(jié)：２、基因是突變單位，在基因內(nèi)部無可以改變的更小單位。３、基因是作用單位，能產(chǎn)生特定的表型效應(yīng)，基因的部分如果有也不起作用。４、染色體是基因的載體。１、基因是結(jié)構(gòu)單位，不能由交換分開。總結(jié)：２、基因是突變單56念珠理論——經(jīng)典遺傳學(xué)的基因論基因是一種化學(xué)實(shí)體，以念珠狀直線排列在染色體上，隨染色體復(fù)制，在有絲分裂和減數(shù)分裂中有規(guī)律地進(jìn)行分配，并具有相對(duì)穩(wěn)定性。1.染色體是基因的載體或轉(zhuǎn)運(yùn)者，允許基因有序分離與組合；2.基因是最小重組單位，不可分，交換只能發(fā)生在基因間；3.基因是最小突變單位，以一個(gè)整體進(jìn)行突變，內(nèi)部不再有可變化的更小組分；4.基因是一個(gè)功能單位。它控制有機(jī)體某個(gè)或一些性狀?？蓪⒅亟M單位和突變單位合稱為結(jié)構(gòu)單位，因而基因既是一個(gè)結(jié)構(gòu)單位，又是一個(gè)功能單位。念珠理論——經(jīng)典遺傳學(xué)的基因論基57四、基因的精細(xì)結(jié)構(gòu)萌發(fā)

有絲分裂１、順反子材料：曲霉菌（Ａspergillusnidulans）(1)生活史：菌絲Ａ（ｎ）菌絲ａ（ｎ）

分生孢子（ｎ）分生孢子（ｎ）

菌絲Ａ菌絲ａ融合（異核體）二倍體核（２ｎ）菌絲（２ｎ）分生孢子（２ｎ）

菌絲四、基因的精細(xì)結(jié)構(gòu)萌發(fā)有絲分裂１、順反子材料：曲霉58（２）突變型：腺嘌呤缺陷型ad16—ad8

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

①兩個(gè)缺陷型的雜合體仍然是缺陷型。－－說明什么？②后代中大約出現(xiàn)0.14%的野生型。－－又說明什么？

體細(xì)胞交換：（２）突變型：腺嘌呤缺陷型實(shí)驗(yàn)結(jié)果：59體細(xì)胞聯(lián)會(huì)通常情況下，有絲分裂過程中各條染色體在細(xì)胞內(nèi)隨機(jī)分布，同源染色體間在空間分布上互不影響。但是在一些動(dòng)植物的體細(xì)胞有絲分裂中觀察到一些非隨機(jī)分布現(xiàn)象，其同源染色體在空間分布上有相互靠近的傾向，甚至，會(huì)出現(xiàn)同源染色體緊密、平行配對(duì)的現(xiàn)象。體細(xì)胞聯(lián)會(huì)通常情況下，有絲分裂過程中各條染色體在細(xì)胞內(nèi)隨機(jī)分60ad16++ad8+ad16+ad16ad8++ad8abcdad16+ad16ad8+++ad8

ad16++ad8++ad16ad8(1)突變型：ac組合（2）野生型：bd組合（3）突變型：ad組合（4）野生型：bc組合ad16++ad8+ad16+ad16ad8++ad8abc61ad16ad8++ad16++ad8順式：反式：有缺陷正常有缺陷有缺陷野生型突變型順反子：順反位置效應(yīng)：ad16ad8++ad16++a62

2、互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)材料：T4噬菌體

野生型rⅡ+

BK（λ）BK（λ）快速溶菌型rⅡ2、互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)BK（λ）BK（λ）快速溶菌型rⅡ63Benzer順反子概念和基因內(nèi)重組DiscoveryofRecombinationWithintheGene

m1rIIA

Chromosomecarringmutation1m2rIIA

Chromosomecarringmutation2RecombinationwithinthegeneChromosomecarringmutation1and2Wildtype

Benzer將兩個(gè)rIIA突變型對(duì)B株進(jìn)行混合感染，再讓釋放的子代噬菌體感染K株。出現(xiàn)了野生型噬菌體。

Benzer順反子概念和基因64

r47r47

r47