南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生物化學(xué)7課件

第4節(jié)核酸與基因ConceptofNucleicacidandtheGene一基因的概念早期的基因概念經(jīng)典的基因概念基因概念的演變與發(fā)展基因的分子結(jié)構(gòu)

基因概念的多樣性

泛生論假說（HypothesisofthePangenesis）

C.Darwin1868

種質(zhì)論（Theoryofgermplasm）GermeplasmSomatoplasmRoot,Stem,Leaf……A.Weismann1883.

Somatoplasm→Germplasm→Germplasm孟德爾

(1823-1884)“遺傳學(xué)之父”闡述了遺傳學(xué)的分離和自由組合兩大定律，以及“基因”的概念。Mendel'sPaperinEnglishExperimentsinPlantHybridization(1865)

byGregorMendelReadatthemeetingsofFebruary8th,andMarch8th,1865

[1]IntroductoryRemarksExperienceofartificialfertilization,suchasiseffectedwithornamentalplantsinordertoobtainnewvariationsincolor,hasledtotheexperimentswhichwillherebediscussed.Thestrikingregularitywithwhichthesamehybridformsalwaysreappearedwheneverfertilizationtookplacebetweenthesamespeciesinducedfurtherexperimentstobeundertaken,theobjectofwhichwastofollowupthedevelopmentsofthehybridsintheirprogeny.摩爾根：闡述了遺傳學(xué)的連鎖與交換定律，被譽(yù)為“現(xiàn)代實驗生物學(xué)奠基人”。Theoryofthegene基因是染色體上的實體基因象鏈珠(bead)一樣，孤立地呈線狀地排列在染色體上基因是；功能(functionalunit)突變(mutationunit)

交換(cross-overunit)

“三位一體”的(Threeinone)

最小的不可分割的基本的遺傳單位(1926T.H.Morgan)★

cisactionfactor

AffectstheactivityonlyofDNAsequencesonitsownmolecularofDNA,thispropertyusuallyimpliesthatthefactordoesnotcodeforprotein

通過核苷酸自身的特異二級結(jié)構(gòu)控制與它緊密連鎖的結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)，一般不編碼蛋白質(zhì)。(無基因產(chǎn)物的DNA功能區(qū))

Formsofgenes★

transactionfactor★

cis-dominant(顯性)Affectstheactivityofanygenelocatedongenome(基因組)byitstranslatedproduct.通過擴(kuò)散自身表達(dá)產(chǎn)物（酶，調(diào)節(jié)蛋白）控制其他基因的表達(dá)可轉(zhuǎn)錄，可翻譯調(diào)節(jié)蛋白的DNA功能區(qū),可通過互補(bǔ)測驗體系確定其功能區(qū)域Theabilityofasite(cis-factor)tocontroladjacentgeneirrespectiveofthepresenceinthecellofotheralleles(等位基因)ofthesite.cisactingfactor對與其緊密連鎖基因的控制效應(yīng)不受其等位基因的影響。

DNAisgeneticmaterial

Istheproteingeneticmaterial?復(fù)制?表面遺傳信息?

RNAisgeneticmaterialalsoTobaccoMosaicVirus(TMV)▲Hershey

lambdarphagecycle▲Watson&Crick

DNAdoublehelixRIIDNASIII▲1928Griffith1944AveryO.TDNA是主要的遺傳物質(zhì)生物進(jìn)化的C值矛盾(Cvalueparadoxofnucleotide)

ThetotalamountofDNAinthegenomeofhaploidisacharacteristicofeachlivingspeciesknownasitsMaximumCvalue

(單倍體基因組總DNA的含量叫作C值)

最大C值MaximumCvalueThetotalamountofDNAforencodingthegenesinformationistermeditsMinimumcvalue（編碼基因信息的總DNA含量叫作c値）

最小C值MinimumcvalueCvalueparadoxofnucleotide

霉菌藻類G+細(xì)菌G-細(xì)菌顯花植物鳥類哺乳類爬行類兩棲類硬骨魚類軟骨魚類賴皮類甲殼類昆蟲類軟體動物蠕蟲類真菌枝原體A生物體進(jìn)化程度高低與大C值不成明顯正相關(guān)B親緣關(guān)系相近的生物大C值相差較大

C一種生物內(nèi)大C值與小c值相差極大（Euk.人體c=C/10）(Prok.Φx174c＞C)

真核生物DNA染色體數(shù)（2C）（2N）兩棲鯢168pg24肺魚10038蠑螈85.324警蛙28.224牛6.460人6.446綿羊5.754果蠅0.28貝母196.724豌豆2812玉米1120原核生物DNA（C）Salmonella0.0143pgE.coli0.0040T20.00022λ0.0000055ΦΧ1740.000005104bpfragmentCsClgradientcentrifugationSequenceinsatelliteDNASeacrab2ATATAT…..Drosophila5ATAATATAAT…..Mouse9GAAAAATGAGAAAAATGAbpofrepeatunit

sequenceProkaryoteEukaryote(GC%)42413455MOUSECALFb)

中度重復(fù)序列(middlerepetitivesequence)100-1000bp/copy10-104

copies/genomeC0t(1/2)

~0.001-0.1rDNAtDNAHistonegeneclusterMiddlerepeatgene特點拷貝重復(fù)，多量序列多為相似排列成束成串功能完全相同具有進(jìn)化的整體性，累積突變

d)

反向重復(fù)序列

(invertedrepetitivesequence))

CATGAACGTCCTATTGTCGGACGTTCTGAGTACTTGCAGGATAACAGCCTGCAAGACT

在DNA和RNA中可形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)或十字結(jié)構(gòu)。在DNA中要形成這種結(jié)構(gòu)需要能量，因此，發(fā)生可能性很小。

上述結(jié)構(gòu)也回紋結(jié)構(gòu)(Palidrome),較短的回紋結(jié)構(gòu)可作為一種特別信號，可被限制性內(nèi)切酶所識別。

e)

間隔序列

人們對間隔序列的認(rèn)識是限的。一些人認(rèn)為這些序列是多余的，因此認(rèn)為是“junk”。

基因組的非編碼序列，包括編碼區(qū)(外顯子)之間的間隔序列—內(nèi)含子，以及基因與基因之間的序列。但近年來也有研究表明對轉(zhuǎn)錄等有作用，并不是“junk”。

：種類

※I類；反向重疊基因（重疊基因分布在同一DNA區(qū)域的不同單鏈上）

IAICIDIB方式？!※II類；同向重疊基因（重疊基因分布在同一DNA區(qū)域的同一單鏈上）

方式？IIAIIBIICIIDX174(F.Sanger,1977)

Alternatedifferentreadingframe5387bp11genes3mRNA9peptidesC=5387bp

---ATG-----//------AATGCC----//---ATAACG---//--TAA----ABATGCCN----NNATAA---AUG--------TCAUGCCCAA----AUGAGGC--------------Vp2Start

Selectiondifferentstartcodonorstopcodon(SimianVirus40SV40)

SV40Vp1StartVp3StartVp1Vp2Vp3--------------TCAUGCCCAAACUAGGC--------------StartStopstopstartAlternatedifferentreadingframerDNAgenefamilySeaurchia450copiesTobacco750copiesDrosophila100copiesHistonegenefamilyH1H4H2BH3H2AT18sT5.8sT28s

NT

18sT5.8sT45s41s20s32s28s5.8s18s重疊基因的生物學(xué)意義

a)原核生物進(jìn)化的經(jīng)濟(jì)原則