《基因的結(jié)構(gòu)域功能》ppt課件

1、第四章 基因的構(gòu)造與功能 基因是一個特定的DNA或RNA片段，但并非一段DNA或RNA都是基因。第一節(jié)第一節(jié) 基因的概念基因的概念 一、基因概念的開展一、基因概念的開展 一遺傳一遺傳“因子：孟德爾以為，生物性狀因子：孟德爾以為，生物性狀的遺傳由遺傳因子所控制，性狀本身不遺傳。的遺傳由遺傳因子所控制，性狀本身不遺傳。 二染色體是基因的載體：摩爾根實驗證明二染色體是基因的載體：摩爾根實驗證明基因位于染色體上，并呈直線陳列，提出了遺基因位于染色體上，并呈直線陳列，提出了遺傳學(xué)是連鎖交換規(guī)律，建立了遺傳的染色體學(xué)傳學(xué)是連鎖交換規(guī)律，建立了遺傳的染色體學(xué)說，為細胞遺傳學(xué)奠定了重要根底。并由此提說，為細胞

2、遺傳學(xué)奠定了重要根底。并由此提出基因既是一個功能單位，是一個突變單位，出基因既是一個功能單位，是一個突變單位，也是一個交換單位的也是一個交換單位的“三位一體概念。三位一體概念。經(jīng)典遺傳學(xué)以為：基因是一個最小的單位，不經(jīng)典遺傳學(xué)以為：基因是一個最小的單位，不能分割；既是構(gòu)造單位，又是功能單位。能分割；既是構(gòu)造單位，又是功能單位。三三DNA是遺傳物質(zhì)：是遺傳物質(zhì)：1928年年Griffith首首先發(fā)現(xiàn)了肺炎球菌的轉(zhuǎn)化，證明先發(fā)現(xiàn)了肺炎球菌的轉(zhuǎn)化，證明DNA是是遺傳物質(zhì)而非蛋白質(zhì)；遺傳物質(zhì)而非蛋白質(zhì)；Avery用生物化學(xué)用生物化學(xué)的方法證明轉(zhuǎn)化因子是的方法證明轉(zhuǎn)化因子是DNA而不是其他而不是其他物質(zhì)

3、。物質(zhì)。四基因是有功能的四基因是有功能的DNA片段片段20世紀(jì)世紀(jì)40年代年代Beadle和和Tatum提出一個基提出一個基因一個酶的假說，溝通了蛋白質(zhì)合成與因一個酶的假說，溝通了蛋白質(zhì)合成與基因功能的研討基因功能的研討1953年年Watson和和Crick提出提出DNA雙螺旋構(gòu)雙螺旋構(gòu)造模型，明確了造模型，明確了DNA的復(fù)制方式。的復(fù)制方式。1957年年Crick提出中心法那么，提出中心法那么，61年提出三聯(lián)年提出三聯(lián)體遺傳密碼，從而將體遺傳密碼，從而將DNA分子構(gòu)造與生物體結(jié)分子構(gòu)造與生物體結(jié)合起來合起來1957年年Benzer用大腸桿菌用大腸桿菌T4噬菌體為資料，分噬菌體為資料，分析了基

4、因內(nèi)部的精細構(gòu)造，提出了順反子析了基因內(nèi)部的精細構(gòu)造，提出了順反子cistor)的概念，證明基因是的概念，證明基因是DNA分之上一個分之上一個特定的區(qū)段，是一個功能單位，包括許多突變特定的區(qū)段，是一個功能單位，包括許多突變位點突變子，突變位點之間可以發(fā)生重組位點突變子，突變位點之間可以發(fā)生重組重組子重組子實際上，一個基因有多少對核苷酸對就有多少實際上，一個基因有多少對核苷酸對就有多少突變子和的重組子，實踐上，突變子數(shù)少于核突變子和的重組子，實踐上，突變子數(shù)少于核苷酸對數(shù)，重組子數(shù)小于突變子數(shù)。苷酸對數(shù)，重組子數(shù)小于突變子數(shù)?？傊喉樂醋訉W(xué)說突破了總之：順反子學(xué)說突破了“三位一體的基三位一體的基

5、因概念，把基因詳細化為因概念，把基因詳細化為DNA分子上特定的分子上特定的一段順序一段順序- 順反子，其內(nèi)部又是可分的，包順反子，其內(nèi)部又是可分的，包含多個突變子和重組子。含多個突變子和重組子。近代基因的概念：基因是一段有功能的近代基因的概念：基因是一段有功能的DNA序列，是一個遺傳功能單位，其內(nèi)部存在有序列，是一個遺傳功能單位，其內(nèi)部存在有許多的重組子和突變子。許多的重組子和突變子。 突變子：指改動后可以產(chǎn)生突變型表型的突變子：指改動后可以產(chǎn)生突變型表型的最小單位。最小單位。 重組子：不能由重組分開的根本單位。重組子：不能由重組分開的根本單位。 五支配子模型五支配子模型 1961年法國分子生

6、物學(xué)家年法國分子生物學(xué)家Jacob和和Monod經(jīng)過對大腸桿菌乳糖突變經(jīng)過對大腸桿菌乳糖突變體研討，提出了支配子學(xué)說體研討，提出了支配子學(xué)說operon theory)。闡明了基因在乳。闡明了基因在乳糖利用中的作用。糖利用中的作用。六騰躍基因轉(zhuǎn)座子和斷裂六騰躍基因轉(zhuǎn)座子和斷裂基因的發(fā)現(xiàn)基因的發(fā)現(xiàn) 20世紀(jì)世紀(jì)50年代以前以為每一基年代以前以為每一基因組的因組的DNA是固定的，而且其位置是固定的，而且其位置和他們的功能無關(guān)。和他們的功能無關(guān)。50年代初芭芭年代初芭芭拉在玉米的控制因子的研討中指出拉在玉米的控制因子的研討中指出某些遺傳因子可以轉(zhuǎn)移位置，之后某些遺傳因子可以轉(zhuǎn)移位置，之后在真核生物和

7、原核生物中發(fā)現(xiàn)基因在真核生物和原核生物中發(fā)現(xiàn)基因組中某些成分不固定性是普遍景象，組中某些成分不固定性是普遍景象，稱騰躍基因。稱騰躍基因。70年代后發(fā)現(xiàn)大多真年代后發(fā)現(xiàn)大多真核生物基因都是不延續(xù)的，被不編核生物基因都是不延續(xù)的，被不編碼序列隔開，稱斷裂基因。碼序列隔開，稱斷裂基因。二、基因的類別及其相互關(guān)系二、基因的類別及其相互關(guān)系 根據(jù)基因的功能和性質(zhì)，可將其分為以下幾類：根據(jù)基因的功能和性質(zhì)，可將其分為以下幾類： 一構(gòu)造基因一構(gòu)造基因structural gene)和調(diào)理基因和調(diào)理基因(regulatory gene):既可轉(zhuǎn)錄又可翻譯。既可轉(zhuǎn)錄又可翻譯。 二核糖體二核糖體RNA基因基因rR

8、NA基因簡稱基因簡稱rDNA和轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)移RNA基因基因tRNA基因簡稱基因簡稱tDNA ：只可轉(zhuǎn)錄不可翻譯。前者專門轉(zhuǎn)錄：只可轉(zhuǎn)錄不可翻譯。前者專門轉(zhuǎn)錄rRNA， rRNA與呼應(yīng)蛋白質(zhì)結(jié)合構(gòu)成核糖體；與呼應(yīng)蛋白質(zhì)結(jié)合構(gòu)成核糖體；后者專門轉(zhuǎn)錄后者專門轉(zhuǎn)錄tRNA， tRNA作用是激活氨基酸。作用是激活氨基酸。 三啟動子三啟動子promotor0和支配基因和支配基因(operator):既無轉(zhuǎn)錄功能又無翻譯功能，確切既無轉(zhuǎn)錄功能又無翻譯功能，確切說，它們不能稱為基因。說，它們不能稱為基因。三、基因與三、基因與DNA 一個基因大約有一個基因大約有500-6000個核苷酸對，但并非個核苷酸對，但并非D

9、NA分子上任一含有幾千個核苷酸對的區(qū)段都分子上任一含有幾千個核苷酸對的區(qū)段都是一個基因，基因是一個含有特定遺傳信息的是一個基因，基因是一個含有特定遺傳信息的DNA分子區(qū)段。分子區(qū)段。 如何判別一段核苷酸序列能否是某個基因？如何判別一段核苷酸序列能否是某個基因？ 要看這個特定的核苷酸序列能否與其轉(zhuǎn)要看這個特定的核苷酸序列能否與其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物錄產(chǎn)物RNA核苷酸序列或翻譯產(chǎn)物多肽鏈的氨核苷酸序列或翻譯產(chǎn)物多肽鏈的氨基酸序列相對應(yīng)，這樣就必需同時測定某一段基酸序列相對應(yīng)，這樣就必需同時測定某一段DNA的核苷酸序列和相應(yīng)產(chǎn)物的序列。的核苷酸序列和相應(yīng)產(chǎn)物的序列。第二節(jié)第二節(jié) 重組檢驗重組檢驗 一、擬等位基因

10、一、擬等位基因 黑腹果蠅中黑腹果蠅中wa代表杏色眼基因代表杏色眼基因,w代表達色眼代表達色眼基因，且都位于基因，且都位于X染色體上染色體上 P wa wa wY 杏色杏色 白色白色 F1 wa w wa Y(杏色眼杏色眼 F2 wa wa wa w wa Y wY 假設(shè)假設(shè)wa 和和w為等位基為等位基因因 ，F(xiàn)2應(yīng)該只需親本應(yīng)該只需親本兩種表型，但在大量兩種表型，但在大量的的F2群體中卻出現(xiàn)了群體中卻出現(xiàn)了1/1000野生型紅眼出野生型紅眼出現(xiàn)，紅眼不是突變產(chǎn)現(xiàn)，紅眼不是突變產(chǎn)生，由于不能夠出現(xiàn)生，由于不能夠出現(xiàn)如此高的頻率如此高的頻率 進一步研討證明：這是由于杏色眼基因和白眼進一步研討證明：

11、這是由于杏色眼基因和白眼基因在染色體上所占的位置座位一樣，但基因在染色體上所占的位置座位一樣，但屬于不同的位點，因此它們之間可以發(fā)生交換。屬于不同的位點，因此它們之間可以發(fā)生交換。 P wa+/ wa+ +w/ Y F1 wa+/ +w wa+/ Y 配子配子 配子配子 wa+ +w wa w + wa+ Y F2出現(xiàn)出現(xiàn) +/ wa+ 和和+ /Y紅眼野生型紅眼野生型 順反位置效應(yīng)順反位置效應(yīng)cis-trans position effect)： wa+/ +w兩個突變分別在兩條染色體上，稱為兩個突變分別在兩條染色體上，稱為反式反式trans)， wa w /+兩個土百年同時排在兩個土百年同

12、時排在一條染色體上，而另一條染色體上兩個位點均一條染色體上，而另一條染色體上兩個位點均正常，稱為順式正常，稱為順式cis)。反式表現(xiàn)為突變型，。反式表現(xiàn)為突變型，順式陳列為野生型，這種由于陳列方式不同而順式陳列為野生型，這種由于陳列方式不同而表型不同的景象成為順反位置效應(yīng)。表型不同的景象成為順反位置效應(yīng)。 擬等位基因擬等位基因pseudoallele)：表：表型效應(yīng)類似嚴密連鎖的功能性等型效應(yīng)類似嚴密連鎖的功能性等位基因，但不是構(gòu)造性的等位基位基因，但不是構(gòu)造性的等位基因，其發(fā)現(xiàn)證明：基因是可分的。因，其發(fā)現(xiàn)證明：基因是可分的。 二、噬菌體突變型二、噬菌體突變型 1、噬菌斑形狀的突變型、噬菌斑

13、形狀的突變型 2、寄主范圍的突變型、寄主范圍的突變型 3、條件致死突變型、條件致死突變型 概念：條件致死突變概念：條件致死突變P101 Benzer實驗所用的實驗所用的T4的的r突變突變就是一個條件致死突變型。見就是一個條件致死突變型。見P101表表4-1表表4-1 4-1 野生型與幾種突變型的區(qū)別野生型與幾種突變型的區(qū)別類類 型型不同大腸桿菌平板上噬菌斑表型不同大腸桿菌平板上噬菌斑表型 B B K( K() ) S S野生型野生型小噬菌斑小噬菌斑小噬菌斑小噬菌斑小噬菌斑小噬菌斑 rI rI 大噬菌斑大噬菌斑小噬菌斑小噬菌斑小噬菌斑小噬菌斑 rII rII 大噬菌斑大噬菌斑無噬菌斑致死無噬菌斑

14、致死 小噬菌斑小噬菌斑rIIIrIII大噬菌斑大噬菌斑 小噬菌斑小噬菌斑小噬菌斑小噬菌斑 三、三、 Benzer的重組實驗的重組實驗 兩種兩種r突變類型：突變類型：rx、ry r+rxryr+ 混合感染混合感染E.coli B株株接種接種B株株K()株株 計數(shù)計數(shù)r+ry、rxr+r+r+r+r+、rxry僅生長一僅生長一四種基因型四種基因型 種重組型種重組型 均能生長均能生長 重組值計算：重組值計算：rxry的數(shù)量與的數(shù)量與r+r+ 一樣，一樣，計算時計算時r+r+ 噬菌體數(shù)噬菌體數(shù)2。 此種測定方法稱為重組檢驗此種測定方法稱為重組檢驗recombination test) ，它以遺傳圖的方

15、，它以遺傳圖的方式確定突變子之間關(guān)系，此方法測定重式確定突變子之間關(guān)系，此方法測定重組頻率非常靈敏可以獲得小到組頻率非常靈敏可以獲得小到0.001，即十萬分之一的重組值。即十萬分之一的重組值。第三節(jié)第三節(jié) 互補檢驗互補檢驗 一、互補檢驗的原理和方法一、互補檢驗的原理和方法 互補檢驗順反檢驗：根據(jù)功能確定等位互補檢驗順反檢驗：根據(jù)功能確定等位基因的檢驗。即根據(jù)順式表現(xiàn)型和反式表現(xiàn)型基因的檢驗。即根據(jù)順式表現(xiàn)型和反式表現(xiàn)型來確定兩個突變體能否屬于同一個基因順反來確定兩個突變體能否屬于同一個基因順反子子 彼此互補彼此互補complementation)：用：用 r 突變突變型成對組合同時去感染大腸桿

16、菌型成對組合同時去感染大腸桿菌K()株，假設(shè)株，假設(shè)被雙重感染的細菌中產(chǎn)生兩種親代基因型的子被雙重感染的細菌中產(chǎn)生兩種親代基因型的子代噬菌體也有少量重組型的噬菌體，那么代噬菌體也有少量重組型的噬菌體，那么就必定是一個突變型補償了另一個突變型所不就必定是一個突變型補償了另一個突變型所不具有的功能，這兩個突變型就稱為彼此互補。具有的功能，這兩個突變型就稱為彼此互補。假設(shè)雙重感染的細菌不產(chǎn)生子代噬菌體，假設(shè)雙重感染的細菌不產(chǎn)生子代噬菌體，那么這兩種突變型一定有一個一樣功能那么這兩種突變型一定有一個一樣功能遭到損傷。遭到損傷。 互補檢驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)：互補檢驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)： r 突變型可分成突變型可分成r A和

17、和r B兩個互補群。一切兩個互補群。一切r A突變型突變型的突變位點都在的突變位點都在r 區(qū)的一頭，區(qū)的一頭，是一個獨立的功能單位是一個獨立的功能單位,一切一切rB突變型的突變位點都在突變型的突變位點都在r 區(qū)的另一頭，也是一個獨立的功區(qū)的另一頭，也是一個獨立的功能單位能單位. 凡是屬于凡是屬于r A的突變之間不能互補的突變之間不能互補,同理同理凡是屬于凡是屬于r B的突變之間也不能互補的突變之間也不能互補,只只需需r A和和r B的突變之間可以互補的突變之間可以互補,即即雙重感染大腸桿菌雙重感染大腸桿菌K()株后可產(chǎn)生子代。株后可產(chǎn)生子代。 闡明闡明: r A和和r B是兩個獨立的功能單是兩

18、個獨立的功能單位位,分別具有不同的功能分別具有不同的功能,但它們的功能又但它們的功能又是互補的。是互補的。 互補實驗的原理互補實驗的原理 表型表型 有無功能互補有無功能互補 結(jié)論結(jié)論 反式反式: A+ B: A+ B A B+ A B+ 反式反式: A+ B: A+ B A B+ A B+ 突變型突變型 屬同一順反子屬同一順反子野生型野生型 屬不同順反子屬不同順反子二、順反子二、順反子 互補實驗中，兩個隱性突變?nèi)绫憩F(xiàn)出互補效應(yīng)，互補實驗中，兩個隱性突變?nèi)绫憩F(xiàn)出互補效應(yīng)，那么證明這兩個突變型分別屬于不同基因；如那么證明這兩個突變型分別屬于不同基因；如不能表現(xiàn)出互補，那么證明這兩個突變型在同不能表

19、現(xiàn)出互補，那么證明這兩個突變型在同一基因內(nèi)。一基因內(nèi)。 對于不同基因間的突變型在互補檢驗中，不論對于不同基因間的突變型在互補檢驗中，不論是順式還是反式陳列均表現(xiàn)出互補效應(yīng)；但假是順式還是反式陳列均表現(xiàn)出互補效應(yīng)；但假設(shè)屬于同一基因的不同位點的突變，那么順式設(shè)屬于同一基因的不同位點的突變，那么順式構(gòu)造表現(xiàn)互補，反式構(gòu)造那么不能互補。闡明構(gòu)造表現(xiàn)互補，反式構(gòu)造那么不能互補。闡明基因是一個獨立的功能單位?；蚴且粋€獨立的功能單位。順反子：不同突變之間沒有互補的功能順反子：不同突變之間沒有互補的功能區(qū)，一個順反子就是一個基因，就是一區(qū)，一個順反子就是一個基因，就是一個基因座位，包含多個基因位點，是遺個

20、基因座位，包含多個基因位點，是遺傳上的一個作用功能單位，但不是傳上的一個作用功能單位，但不是一個突變單位或重組單位。一個突變單位或重組單位。 順反實驗：指將兩個擬突變分別處于順順反實驗：指將兩個擬突變分別處于順式和反式，根據(jù)其表型確定兩個突變能式和反式，根據(jù)其表型確定兩個突變能否是同一基因的實驗。否是同一基因的實驗。判別兩突變能否處于同一順反子的方法判別兩突變能否處于同一順反子的方法: : 順式順式 反式反式 分分析結(jié)論：兩突變析結(jié)論：兩突變 + +/- - + -/- + + +/- - + -/- + 表現(xiàn)型表現(xiàn)型 野生型野生型 野生型野生型 屬于兩個順反子屬于兩個順反子 表現(xiàn)型表現(xiàn)型 野

21、生型野生型 突變型突變型 屬于同一順反子屬于同一順反子 遺傳上的突變單位和重組單位是突變子遺傳上的突變單位和重組單位是突變子muton)和重組子和重組子(roecon)，突變子是基，突變子是基因內(nèi)改動后可以產(chǎn)生突變表型的最小單因內(nèi)改動后可以產(chǎn)生突變表型的最小單位。它只相當(dāng)與一個核苷酸對，不能將位。它只相當(dāng)與一個核苷酸對，不能將其定義為一個基因。重組子是基因內(nèi)不其定義為一個基因。重組子是基因內(nèi)不能有重組分開的遺傳單位，也不能將其能有重組分開的遺傳單位，也不能將其定義為一個基因。定義為一個基因。 所以：基因可分，可分為很多突變子和所以：基因可分，可分為很多突變子和重組子。重組子。 三、三、 基因內(nèi)

22、互補基因內(nèi)互補 1 1、 基因內(nèi)互補的機理基因內(nèi)互補的機理2 2、 基因內(nèi)互補與基因間互補的區(qū)別基因內(nèi)互補與基因間互補的區(qū)別基因間互補基因間互補基因內(nèi)互補基因內(nèi)互補發(fā)活力率發(fā)活力率普遍存在普遍存在僅少數(shù)能發(fā)生僅少數(shù)能發(fā)生缺失突變?nèi)笔蛔兡馨l(fā)生互補能發(fā)生互補不能發(fā)生不能發(fā)生酶活性酶活性同野生型一樣同野生型一樣明顯低于野生型僅明顯低于野生型僅25%第四節(jié) 缺失作圖 點突變和缺失突變的區(qū)別：點突變和缺失突變的區(qū)別： 1、點突變是單個位點的突變，缺失突變是多、點突變是單個位點的突變，缺失突變是多個位點的突變；個位點的突變； 2、點突變可回復(fù)，而缺失突變不可；、點突變可回復(fù)，而缺失突變不可； 3、點突變

23、之間可發(fā)生重組，缺失突變同另一、點突變之間可發(fā)生重組，缺失突變同另一個基因組在這個缺失區(qū)的點突變個基因組在這個缺失區(qū)的點突變 間不可重組，間不可重組，即無法經(jīng)過重組而恢復(fù)野生型核苷酸順序。即無法經(jīng)過重組而恢復(fù)野生型核苷酸順序。 缺失作圖：缺失作圖：Benzer根據(jù)這一原理很方便地把數(shù)根據(jù)這一原理很方便地把數(shù)千個獨立的千個獨立的r突變定位在突變定位在r遺傳圖上更小的遺傳圖上更小的區(qū)段內(nèi)，此方法稱缺失作圖。區(qū)段內(nèi)，此方法稱缺失作圖。 凡是能和某一缺失突變進展重組的，他的位置凡是能和某一缺失突變進展重組的，他的位置一定不在缺失范圍內(nèi)，凡是不能重組的，它的一定不在缺失范圍內(nèi)，凡是不能重組的，它的位置一

24、定在缺失范圍內(nèi)。位置一定在缺失范圍內(nèi)。 缺失缺失 1 缺失缺失 2 a b c 細線表示缺失區(qū)，二者分別與各種突變體雜細線表示缺失區(qū)，二者分別與各種突變體雜交，缺失交，缺失2只需與只需與a區(qū)中突變體雜交才干產(chǎn)生野區(qū)中突變體雜交才干產(chǎn)生野生型重組體，缺失生型重組體，缺失1只需與只需與 c區(qū)突變體雜交才區(qū)突變體雜交才干產(chǎn)生野生型重組體，但干產(chǎn)生野生型重組體，但2個缺失與個缺失與b區(qū)的突變區(qū)的突變體雜交均不能產(chǎn)生野生型重組體。體雜交均不能產(chǎn)生野生型重組體。 二、缺失作圖方法二、缺失作圖方法P107第五節(jié)第五節(jié) 斷裂基因與重疊基因斷裂基因與重疊基因 一、外顯子與內(nèi)含子一、外顯子與內(nèi)含子 1977年法國

25、的年法國的Chambon等和等和Berget等初次報道等初次報道基因內(nèi)部有間隔順序基因內(nèi)部有間隔順序spacer sequence)，并由，并由此提出斷裂基因此提出斷裂基因split gene的概念。在成熟的概念。在成熟mRNA上反映出的上反映出的DNA區(qū)段，即區(qū)段，即DNA序列中序列中被轉(zhuǎn)錄成為被轉(zhuǎn)錄成為mRNA的片段稱為外顯子的片段稱為外顯子exon或或extron)在成熟在成熟mRNA上未反映出的上未反映出的DNA區(qū)段稱區(qū)段稱為內(nèi)含子為內(nèi)含子(intron) 二、斷裂基因的意義二、斷裂基因的意義 1、有利于儲存較多的信息，添、有利于儲存較多的信息，添加信息量；加信息量； 2、有利于變異和

26、進化；、有利于變異和進化； 3、添加重組機率；、添加重組機率； 4、能夠是基因調(diào)控安裝、能夠是基因調(diào)控安裝 三、重疊基因三、重疊基因 1978年英國劍橋大學(xué)分子生物學(xué)年英國劍橋大學(xué)分子生物學(xué)Sarger分析了分析了 X174DNA全序列后，發(fā)現(xiàn)它的全序列后，發(fā)現(xiàn)它的核苷酸實踐數(shù)比實際數(shù)少核苷酸實踐數(shù)比實際數(shù)少614個氨基酸。個氨基酸。 同實驗室的同實驗室的Barrell等發(fā)現(xiàn)其基因組中等發(fā)現(xiàn)其基因組中有些密碼是重疊的，從而構(gòu)成重疊基因。有些密碼是重疊的，從而構(gòu)成重疊基因。 重疊基因的幾種重疊方式：重疊基因的幾種重疊方式： 1、大基因內(nèi)包含小基因、大基因內(nèi)包含小基因 2、前后兩個基因首尾重疊、前

27、后兩個基因首尾重疊 3、三個基因之間三重重疊、三個基因之間三重重疊 4、反向重疊、反向重疊 5、重疊支配子、重疊支配子 普遍以為：重疊基因不僅是能經(jīng)濟和有普遍以為：重疊基因不僅是能經(jīng)濟和有效的利用效的利用DNA遺傳信息量，節(jié)約堿基，遺傳信息量，節(jié)約堿基，而且更重要的是便于對基因表達起調(diào)控而且更重要的是便于對基因表達起調(diào)控作用。如色氨酸支配子中作用。如色氨酸支配子中trpD基因的翻基因的翻譯依賴與上游基因譯依賴與上游基因trpE的翻譯，緣由是的翻譯，緣由是trpE的終止密碼子與的終止密碼子與trpD的起始密碼子的起始密碼子重疊。重疊。第六節(jié)第六節(jié) 基因的功能基因的功能 一、一、Garrod的先天

28、性代謝缺陷的先天性代謝缺陷 二十世紀(jì)初，英國醫(yī)生二十世紀(jì)初，英國醫(yī)生Garrod首先發(fā)現(xiàn)人類首先發(fā)現(xiàn)人類中幾種先天性代謝缺陷疾病，如苯丙酮尿癥中幾種先天性代謝缺陷疾病，如苯丙酮尿癥PKU，它有常染色體隱性基因決議。這是，它有常染色體隱性基因決議。這是由于這種隱性基因不能產(chǎn)生苯丙氨酸羥化酶，由于這種隱性基因不能產(chǎn)生苯丙氨酸羥化酶，因此不能把提內(nèi)多余的苯丙氨酸轉(zhuǎn)化為酪氨酸，因此不能把提內(nèi)多余的苯丙氨酸轉(zhuǎn)化為酪氨酸，因此血液中的苯丙氨酸積累起來，只能經(jīng)過苯因此血液中的苯丙氨酸積累起來，只能經(jīng)過苯丙氨酸轉(zhuǎn)移酶的作用，從另一代謝途徑轉(zhuǎn)變成丙氨酸轉(zhuǎn)移酶的作用，從另一代謝途徑轉(zhuǎn)變成有毒的苯丙酮酸，苯丙酮酸從

29、尿液中排除，可有毒的苯丙酮酸，苯丙酮酸從尿液中排除，可經(jīng)過尿檢而確診，所以稱為苯丙酮尿癥。經(jīng)過尿檢而確診，所以稱為苯丙酮尿癥。 苯丙酮酸苯丙酮酸 酪氨酸酪氨酸 3，4二羥苯丙氨酸二羥苯丙氨酸 苯丙酮酸苯丙酮酸 對羥苯丙酮酸對羥苯丙酮酸 黑色素黑色素 尿黑酸尿黑酸 aa(黑尿癥黑尿癥 已酰醋酸已酰醋酸 CO2+H2O苯丙酮尿癥苯丙酮尿癥ppcc 白化病白化病 Garrod以為這些代謝缺陷病是由于短少以為這些代謝缺陷病是由于短少某些酶。因此，他第一個提出基因和酶某些酶。因此，他第一個提出基因和酶之間關(guān)系，以為基因是經(jīng)過控制酶和其之間關(guān)系，以為基因是經(jīng)過控制酶和其他蛋白質(zhì)合成來控制細胞代謝的。他蛋白

30、質(zhì)合成來控制細胞代謝的。 二、一個基因一種酶假說二、一個基因一種酶假說 Beadle和和Tatum于于1941年提出，并因此年提出，并因此于于1958年獲得諾貝爾獎。年獲得諾貝爾獎。一生物合成過程一生物合成過程 基因：基因： a b c d a b c d 酶：酶： A B C D A B C D 代謝物：代謝物：1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 前體物前體物 色素原色素原a a 色素原色素原b b 紅色紅色 紫色紫色 檢測的物質(zhì)檢測的物質(zhì) A B C D E G突突 1 + + 2 + + +變變 3 + 4 + + + +體體 5 + + + + + 突突 變變 型型: 5 4 2 1 3 代謝過程代謝過程: E A C B D G二突變型與合成缺陷二突變型與合成缺陷三一個基因一種酶的實驗根據(jù)三一個基因一種酶的實驗根據(jù) 精氨酸缺陷型精氨酸缺陷型 補充培育