基因的精細結構

基因的精細結構2023/5/261第一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五2023/5/262Section1基因概念的發(fā)展①遺傳因子：孟德爾提出②基因:1906年Bateson提出Genetics1909年Johannson提出Gene1、早期的基因概念第二頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五2023/5/263①基因是位于染色體上的遺傳單位

Sutton和Boveri：遺傳的染色體學說摩爾根：證明基因以直線形式排列在染色體上②“三位一體”的基因概念

三位：功能單位、突變單位、交換單位

一體：基因2、經典的基因概念第三頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五2023/5/264①從分子水平探索基因的結構和功能，基因是DNA分子上具有遺傳效應的片段，由一定數量和一定順序的核苷酸組成，含有特定的遺傳信息。②微生物遺傳學的深入研究證明，基因并不是不可分割的最小單位?！狟enzer：首先把“分子基因”的概念引入遺傳學，以T4噬菌體為材料進行了研究工作，正式提出“順反子”這個概念。3、近代基因概念第四頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五2023/5/2654、現(xiàn)代基因概念基因是DNA分子上帶有遺傳信息的特定核苷酸序列區(qū)段?；蛴芍亟M子、突變子序列構成的。重組子是DNA重組的最小可交換單位；突變子是產生突變的最小單位；重組子和突變子都是一個核苷酸對或堿基對(bp)。順反子：Benzer將順反測驗所確定的最小遺傳功能單位稱為順反子(cistron)，順反子內發(fā)生的突變間不能互補。第五頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五2023/5/2661955年，美國的S.Benzer（本澤）用大腸桿菌T4噬菌體作為材料，研究快速溶菌（rapidlysis）突變型rⅡ的基因精細結構。Section2重組測驗第六頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五2023/5/267

表4-1野生型與幾種突變型的區(qū)別類型不同大腸桿菌平板上噬菌斑表型BK()S野生型rII+小噬菌斑小噬菌斑小噬菌斑

rI大噬菌斑小噬菌斑小噬菌斑

rII大噬菌斑無噬菌斑（致死）小噬菌斑rIII大噬菌斑小噬菌斑小噬菌斑第七頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五2023/5/268r47++r1041、Benzer的重組測驗

第八頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五2023/5/269重組值＝重組噬菌斑數X100％總噬菌斑數＝0.0141％＝在K()上生長的噬菌斑總數X2X100％在B上生長的噬菌斑總數＝370X102X2X100％

525X1062、重組值的計算第九頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五2023/5/2610該方法稱重組測驗（recombinationtest），以遺傳圖方式確定突變子間的空間關系。第十頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五2023/5/2611該法極靈敏，理論上可測到兩個rII突變間重組頻率為0.002%。實際觀察的最小重組頻率為0.02％，即0.02個圖距單位，未發(fā)現(xiàn)小于該數值的重組頻率。第十一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五2023/5/2612T4染色體:1.8X105

bp，1500

cM0.02cM相當于2bp，（0.02／1500）1.8X105=2.4bp認為基因內相鄰核苷酸位置上的突變可能重組，由此可見重組子的單位可小到相當于一個核苷酸對第十二頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五2023/5/2613

重組測驗以遺傳圖距確定突變的空間關系互補測驗則是確定突變的功能關系。

Section3互補測驗一、互補測驗原理和方法第十三頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五2023/5/2614如T4的rII區(qū)有3000多個突變型都有相同表型：對E.coli

K寄主細胞致死，但可在B菌株細胞中增殖。是否它們都影響同一種遺傳功能？即rII中這3000多個突變型是屬于一個基因還是屬于幾個基因？為了劃分這種功能單位界限，必須進行互補測驗第十四頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五2023/5/2615用不同rll突變型成對組合，同時感染E.coliK菌株如果被雙重感染的細菌能產生子代噬菌體，那么必然是一個突變型補償了另一個突變型所不具有的功能，兩個突變型稱彼此互補如果雙重感染的細菌不產生子代噬菌體，那么這兩種突變型一定有一個相同功能受到損傷。互補測驗原理第十五頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五2023/5/2616互補測驗方法——斑點測試法第十六頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五2023/5/2617二、順反子（基因）1、順反子也就是基因的同義詞。順反子可以包含一系列突變單位──突變子。

順式構型：是兩個突變座位位于同一染色體上

反式構型：是兩個突變座位位于不同的染色體上

第十七頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五2023/5/2618比較順式和反式構型個體的表型,判斷兩突變是否發(fā)生在一個基因座位內的測驗。

通過測驗確定兩個表型效應相似的突變位點是否位于同一個順反子或基因內。2、順反驗驗第十八頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五2023/5/2619第十九頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五2023/5/2620順反子間互補第二十頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五2023/5/2621三基因內互補(p106)1基因內互補的機理第二十一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五2023/5/2622第二十二頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五2023/5/2623基因間互補基因內互補發(fā)生機率普遍存在只少數能發(fā)生缺失突變能發(fā)生互補不能發(fā)生酶活性同野生型明顯低于野生型（僅25%）2、基因內互補與基因間互補的區(qū)別基因間互補—順反子間互補基因內互補—順反子內互補，等位互補第二十三頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五2023/5/2624AmproripUC19(3kb)MCS(Multiplecloningsites,

多克隆位點）LacpromoterlacZ’GeneXWithIPTG+x-gal,藍白斑篩選如α互補第二十四頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五2023/5/2625互補、回復突變和重組均可恢復野生型回復突變和重組涉及基因型的改變互補反映基因產物間的相互作用區(qū)別：第二十五頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五2023/5/2626互補作圖相互間不發(fā)生互補的突變叫－－－互補群,它們對應于同一順反子.進行許多突變間成對互補分析，可構建互補圖這個方法可以確定生化途徑中包含的基因數量,但沒有對基因間的物理聯(lián)系加以說明第二十六頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五2023/5/26271，234

5123451－－＋＋＋2－－＋＋＋3＋＋－－－4＋＋－－＋5＋＋－＋－第二十七頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五2023/5/2628果蠅突變體A、B、C、D、E、F、G都具有相同的表型——眼中缺少紅色素。對它們進行互補測驗結果如下：+表示互補，-表示不互補A-B-C-D-E-F-G-G-+-++++-F--++-+-E-++-+-D--++-C-++-B-+-A--這些突變在幾個基因中？哪些突變在同一個基因中？第二十八頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五2023/5/2629順反子、突變子與重組子的概念辨析順反子（cistron）：Benzer把在反式構型中不能互補的各個突變型在染色體上所占的一個區(qū)域稱為一個順反子?；蚬δ懿豢煞指顔挝?。順反子可以包含一系列突變單位──突變子突變子（muton）一個順反子內部能發(fā)生突變的最小單位。一個突變子可以小到只有一對堿基。重組子（recon）：由于基因內的各個突變子之間有一定距離，所以彼此間能發(fā)生重組，這樣，基因就有了第三個內涵──“重組子”。由于基因內的各個突變子之間有一定距離，所以彼此間能發(fā)生重組，這樣，基因就有了第三個內涵──“重組子”第二十九頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五2023/5/2630RⅡ突變型點突變（pointmutation）缺失突變（deletionmutation）Section4缺失作圖點突變是單個位點的突變，缺失突變是多個位點的突變點突變可以發(fā)生回復突變，缺失突變是不可逆的不同點突變之間可以發(fā)生重組，同一區(qū)段內的缺失突變不能發(fā)生重組。區(qū)別：第三十頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五2023/5/2631+-+-+-點突變之間可以重組缺失突變與點突變之間不能重組第三十一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五2023/5/2632一系列的點突變系一組重疊缺失突變系一、缺失作圖的條件第三十二頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五2023/5/2633二、缺失作圖的原理

凡是能和某一缺失突變型進行重組的點突變，它的位置一定不在缺失范圍內，凡是不能重組的點突變，它們的位置一定在缺失范圍內。第三十三頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五2023/5/2634將待測點突變（X）先與幾個最大的缺失突變體分別雜交，從中找出最小不重組和最大可重組缺失突變；從最小不重組區(qū)（PB242）中減去與之重疊的最大重組區(qū)（A105）=點突變的位置（A5區(qū)內）。將點突變與A5區(qū)內的幾個缺失突變體分別雜交，根據結果確定：點突變就在A5區(qū)內的c2區(qū)內。三、缺失作圖的方法：（P107）第三十四頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五2023/5/2635待測突變型rⅡ548

第三十五頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五2023/5/2636這一方法也適用于其他基因定位。Benzer根據這一原理方便地把數千個獨立的rII突變定位在rII遺傳圖上更小的區(qū)段內，這種方法稱為缺失作圖（deletionmapping）。比重組作圖簡便且精確。因為重組作圖工作量大，為了確定一個新突變的位點，往往要進行大量雜交分析。第三十六頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五2023/5/2637如果實驗得到a1a1和a2a2兩種表型相同的果蠅突變品系，如何判斷a1和a2是同一基因的突變還是不同基因的突變?如果是同一基因突變，如何判定是同一位點的突變還是不同位點的突變。通過互補實驗檢測.兩種突變型雜交,如果F1代全部為野生型,說明是不同基因,否則是同一基因.F1代相互交配,如果群體足夠大,出現(xiàn)少量野生型的是同一基因不同位點,沒有出現(xiàn)野生型的是同一位點突變第三十七頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五2023/5/2638Section5基因的功能(p113)

------一基因一酶假說1941年G.Beadle和E.Tatum用鏈孢霉為材料研究基因功能，提出一基因一酶假說假設分離的5種突變體1、2、3、4和5，不能合成生長所需物質G，同時該合成途徑中A、B、C、D和E都是必需的,可以用以下方法確定這些物質的合成順序第三十八頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五2023/5/2639由此可確定它們的合成順序為：

E→A→C→B→D→G同時也可以確定幾種突變體分別的突變位點為：

54213E→A→C→B→D→G第三十九頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五2023/5/2640一個基因一種酶的實驗依據分析得出:基因arg1arg2arg3↓↓↓

酶1酶2酶3

↓↓↓

前體物鳥aa

瓜aa

精aa添加的氨基酸菌株鳥氨酸瓜氨酸精氨酸I——生長II—生長生長III生長生長生長鏈孢霉精氨酸依賴型的不同菌株對添加的氨基酸的反應第四十頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五2023/5/2641一個基因一種酶的局限性

(1)并非所有的基因都為蛋白質編碼；

(2)

有的酶由多個基因編碼；

(3)

有的一個基因控制多個酶；

(4)

有的RNA具有催化活性；第四十一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五2023/5/2642Section6基因的表達調控

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