基因精細結(jié)構(gòu)的遺傳分析理論和表現(xiàn)

1、基因精細結(jié)構(gòu)的遺傳分析理論和表現(xiàn)主要內(nèi)容：1、基因的概念、斷裂基因與重疊基因2、重組測驗3、互補測驗4、缺失作圖5、基因的功能2基因概念的發(fā)展遺傳因子基因基因的本質(zhì)是核酸一基因一酶、一基因一多肽順反子操縱子隔裂基因（斷裂基因）重疊基因跳躍基因（可動基因）3遺傳因子Mendel用A、B、C等符號代表某個性狀，表明生物的性狀是由顆粒性的遺傳因子負責(zé)傳遞的。遺傳因子在體細胞中成對存在，在生殖細胞中單個存在。4?基因1909年，用“gene”表述Mendel的遺傳因子，但沒有提出概念。1910年Morgan等證明基因位于染色體上；1926年發(fā)表基因論，建立了遺傳的染色體學(xué)說。提出基因是個功能、突變和交

2、換“三位一體”的概念。5基因的本質(zhì)是核酸1928年Griffith1944年Avery等1952年Hershey和Chase1956年Conrat6一基因一酶（多肽）1941年Beadle和Tatum7DNA雙螺旋模型1953年Watson和Crick提出DNA的雙螺旋模型假說1957年Crick提出中心法則1961年Crick又提出三聯(lián)體遺傳密碼8順反子1957年Benzer分析了基因內(nèi)部的精細結(jié)構(gòu)，提出順反子概念。打破了“三位一體”的基因概念，把基因具體化為DNA分子上特定的一段順序。9順反子順反子cistron：指不同突變之間沒有互補的功能區(qū)域。一個順反子就是一個功能水平上的基因。10操

3、縱子operon1961，Jacob和Monod提出大腸桿菌乳糖操縱子模型。包括一個操縱基因operator，一個調(diào)節(jié)基因regulatory gene和三個結(jié)構(gòu)基因structure gene。11乳糖操縱子12超基因（super gene）指作用于一種性狀或作用于一系列相關(guān)性狀的幾個緊密連鎖的基因。基因家族（gene family）假基因（pseudo gene）指具有與功能基因相似的序列，但由于有許多突變以致失去了原有的功能。13隔裂基因（斷裂基因）split gene1977年Sharp和Roberts等報道基因內(nèi)部有間隔順序（spacer sequence）14隔裂基因（斷裂基因）s

4、plit gene1978年Gilbort創(chuàng)用了內(nèi)含子 (intron) 和外顯子 (exon) 兩個名詞，內(nèi)含子是指在成熟的mRNA中不出現(xiàn)的順序,Exon是指在成熟的mRNA中出現(xiàn)的編碼順序。 內(nèi)含子片段可以轉(zhuǎn)錄，但在RNA加工時被剪切掉。內(nèi)含子是相對的，一個基因的內(nèi)含子可能是另一個基因的外顯子。 15161718斷裂基因的意義有利于儲存更多信息有利于變異和進化增加重組幾率可能的基因調(diào)控作用19Richard J. RobertsPhillip A. Sharp1993年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎重疊基因 overlapping gene傳統(tǒng)的基因概念是互不沾染、單個分離的。1973，Weine

5、r等研究噬菌體時發(fā)現(xiàn)，有兩個基因在編碼生成蛋白質(zhì)時是從同一個起點開始的。即兩個基因序列可能部分重疊。1978年，Sanger分析了phagex174的序列，發(fā)現(xiàn)有些密碼是重讀的，即存在重疊基因。20噬菌體X174的重疊基因21?重疊基因 overlapping gene增加編碼效率，貯存更多的遺傳信息；調(diào)控作用22跳躍基因 jumping geneMcClintock在玉米中發(fā)現(xiàn)可轉(zhuǎn)移位置的遺傳因子,1951年在冷泉港的學(xué)術(shù)研討會上，以染色體結(jié)構(gòu)與基因表達為題，公開了她六年辛勤努力的研究成果跳躍基因?qū)W說。 1983年，麥克林托克獲得了諾貝爾生理學(xué)及醫(yī)學(xué)獎 23跳躍基因 jumping gene

6、1960在大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)可移動位置的插入序列（Insert Sequence）可動基因（mobile gene）轉(zhuǎn)座因子Transposable element,指細胞中可以改變自身位置的一段DNA順序。2425 The fundamental physical and functional unit of heredity which carries information from one generation to the next; a segment of DNA, composed of a transcribed region and a regulatory sequence

7、that makes possible transcription.基因（Gene） 一個基本的遺傳結(jié)構(gòu)和功能單位，可以從親代傳給子代；它是一段包含了使轉(zhuǎn)錄進行必需的調(diào)控順序和可轉(zhuǎn)錄區(qū)域的DNA。？基因的類別結(jié)構(gòu)基因和調(diào)節(jié)基因核糖體RNA基因和轉(zhuǎn)移RNA基因啟動子和操縱子26結(jié)構(gòu)基因和調(diào)節(jié)基因結(jié)構(gòu)基因structural gene調(diào)節(jié)基因regulatory genes可以轉(zhuǎn)錄并且能翻譯成多肽鏈，分別構(gòu)成結(jié)構(gòu)蛋白、酶和阻遏蛋白或激活蛋白27核糖體RNA基因和轉(zhuǎn)移RNA基因rDNA和tDNA只轉(zhuǎn)錄成相應(yīng)的RNA不翻譯成多肽鏈。rRNA構(gòu)成核糖體；tRNA激活氨基酸這類基因都是多拷貝基因28啟動子

8、和操縱子啟動子promotor和操縱子operator都是不轉(zhuǎn)錄的DNA區(qū)段。嚴格地說不是基因。 ？29Promotor是轉(zhuǎn)錄時RNA聚合酶與DNA的結(jié)合位點 operator是調(diào)節(jié)基因產(chǎn)物與DNA的結(jié)合位點重組測驗果蠅眼色：杏色眼wa白色w wa/wa與wY雜交，F(xiàn)2代應(yīng)有2種表型。？ ？擬等位基因pseudoallele緊密連鎖的功能性等位基因wa+/+w和+/waw基因型相同都為+wa+w，但兩個突變基因在染色體上的位置不同。 wa+/+w為反式排列表現(xiàn)為杏色眼； +/waw為順式排列表現(xiàn)為紅色眼。30順反位置效應(yīng)順反位置效應(yīng)cis-trans position effects由于排列方

9、式不同而表型不同的現(xiàn)象順式排列：2個突變位點在同一染色體上反式排列： 2個突變位點在不同染色體上31噬菌體突變型噬菌體突變類型噬菌斑大小清晰度寄主范圍條件致死突變32的T4phage rII突變型33類型不同大腸桿菌菌斑平板上表型BK（）S野生型小噬菌斑小噬菌斑小噬菌斑rI大噬菌斑大噬菌斑大噬菌斑rII大噬菌斑無（致死）小噬菌斑rIII大噬菌斑小噬菌斑小噬菌斑34Benzer 重組實驗示意圖E.coli Br47+和+r104同時感染感染E.coli B感染E.coli K()全部子代r47+,+r104,+,r47r104只有+E.coli BE.coli K()雙重感染35 在E.coli

10、 K() 中只有 + +重組子才能生長,而同樣的交互重組子r47r104 不能生長,無法檢出,但其重組率和+相同, 估算重組頻率時需將+ 數(shù)乘以2。重組頻率 =2* rII + 噬菌斑數(shù)噬菌斑總數(shù)X 100 =2*E.coli K() 菌株的噬菌斑數(shù)E.coli B菌株上噬菌斑數(shù)X 100這種方法稱為重組測驗,可確定突變子間的空間關(guān)系.根據(jù)這種方法可證明基因鄰近核苷酸位置上的突變也可能發(fā)生重組.重組測驗phage重組測驗以遺傳圖的方式確定突變子之間的位置關(guān)系?？梢杂嬎愕淖钚≈亟M率為0.02%，即個圖距單位，大約相當于2個核苷酸對。36互補試驗rII區(qū)有3000多個突變型，有相同的表型，是否屬于

11、一個基因還是幾個基因？重組測驗是以遺傳圖距的方式確定突變的空間關(guān)系；互補測驗則是確定突變的功能關(guān)系。 Benzer斑點測試法（spot test）37互補試驗Benzer，T4噬菌體的不同突變型。38 K B互補試驗互補complementation：反式排列時，兩個隱性突變能表現(xiàn)為野生型的能力稱為互補。39順反子cistron40不同突變之間沒有互補的功能區(qū)，一個順反子就是一個功能水平上的基因。41互補實驗示意圖基因內(nèi)互補Intragenic complementation兩條不同位點發(fā)生突變的多肽鏈，構(gòu)成雙重雜合子，有可能表現(xiàn)出恢復(fù)不同程度的酶活性部位?？梢耘c互補作用區(qū)分開基因間互補普遍存

12、在，基因內(nèi)互補少見基因內(nèi)互補屬于錯義突變基因內(nèi)互補的酶活明顯低于正常水平42缺失作圖原理點突變和缺失突變點突變是單個位點突變，缺失突變是多個位點突變點突變可以回復(fù)，缺失突變不能點突變可以與其他點突變發(fā)生重組，缺失突變不能與缺失區(qū)的其他點突變互補可以建立一組重疊缺失突變型，用欲測定的突變與其分別進行重組測驗43缺失作圖原理1.將缺失型和待測突變混合與 B菌株培養(yǎng)2.取1滴加在E.coli K() 菌株平板上3.有噬菌斑表明發(fā)生重組44缺失作圖rII突變區(qū)劃分為47個片段（圖）與7個缺失大片段突變型雜交，確定大范圍進一步與有關(guān)的缺失小片段雜交，確定小范圍進一步雜交確定具體的位置。4546基因的功能一、已知基因決定表型，即基因是一個獨立的控制生物體的性狀的功能單位，那么，基因又如何實現(xiàn)其功能？例：苯丙酮尿癥，由常染色體隱性基因決定，不能產(chǎn)生相應(yīng)的酶。