《基因的結(jié)構(gòu)域功能》PPT課件

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1、第四章基因的結(jié)構(gòu)與功能基因是一個(gè)特定的DNA或RNA片段，但并非一段DNA或RNA都是基因。第一節(jié)基因的概念一、基因概念的發(fā)展（一）遺傳“因子”：孟德爾認(rèn)為，生物性狀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(shí)驗(yàn)證明基因位于染色體上，并呈直線排列，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)說，為細(xì)胞遺傳學(xué)奠定了重要基礎(chǔ)。并由此提出基因既是一個(gè)功能單位，是一個(gè)突變單位，也是一個(gè)交換單位的“三位一體”概念?！嘟?jīng)典遺傳學(xué)認(rèn)為：基因是一個(gè)最小的單位，不能分割；既是結(jié)構(gòu)單位，又

2、是功能單位。（三）DNA是遺傳物質(zhì)：1928年Griffith首先發(fā)現(xiàn)了肺炎球菌的轉(zhuǎn)化，證實(shí)DNA是遺傳物質(zhì)而非蛋白質(zhì)；Avery用生物化學(xué)的方法證明轉(zhuǎn)化因子是DNA而不是其他物質(zhì)。（四）基因是有功能的DNA片段20世紀(jì)40年代Beadle和Tatum提出一個(gè)基因一個(gè)酶的假說，溝通了蛋白質(zhì)合成與基因功能的研究1953年Watson和Crick提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，明確了DNA的復(fù)制方式。1957年Crick提出中心法則，61年提出三聯(lián)體遺傳密碼，從而將DNA分子結(jié)構(gòu)與生物體結(jié)合起來1957年Benz

3、er用大腸桿菌T4噬菌體為材料，分析了基因內(nèi)部的精細(xì)結(jié)構(gòu)，提出了順反子（cistor)的概念，證明基因是DNA分之上一個(gè)特定的區(qū)段，是一個(gè)功能單位，包括許多突變位點(diǎn)（突變子），突變位點(diǎn)之間可以發(fā)生重組（重組子）理論上，一個(gè)基因有多少對(duì)核苷酸對(duì)就有多少突變子和的重組子，實(shí)際上，突變子數(shù)少于核苷酸對(duì)數(shù)，重組子數(shù)小于突變子數(shù)?？傊喉樂醋訉W(xué)說打破了“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---順反子，其內(nèi)部又是可分的，包含多個(gè)突變子和重組子。近代基因的概念：基因是一段有功能的DNA序列

4、，是一個(gè)遺傳功能單位，其內(nèi)部存在有許多的重組子和突變子。突變子：指改變后可以產(chǎn)生突變型表型的最小單位。重組子：不能由重組分開的基本單位。（五）操縱子模型1961年法國分子生物學(xué)家Jacob和Monod通過對(duì)大腸桿菌乳糖突變體研究，提出了操縱子學(xué)說（operontheory)。闡明了基因在乳糖利用中的作用。（六）跳躍基因（轉(zhuǎn)座子）和斷裂基因的發(fā)現(xiàn)20世紀(jì)50年代以前認(rèn)為每一基因組的DNA是固定的，而且其位置和他們的功能無關(guān)。50年代初芭芭拉在玉米的控制因子的研究中指出某些遺傳因子可以轉(zhuǎn)移位置，之后在真核生

5、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現(xiàn)象，稱跳躍基因。70年代后發(fā)現(xiàn)大多真核生物基因都是不連續(xù)的，被不編碼序列隔開，稱斷裂基因。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：（一）結(jié)構(gòu)基因（structuralgene)和調(diào)節(jié)基因(regulatorygene):既可轉(zhuǎn)錄又可翻譯。（二）核糖體RNA基因（rRNA基因簡稱rDNA）和轉(zhuǎn)移RNA基因（tRNA基因簡稱tDNA）：只可轉(zhuǎn)錄不可翻譯。前者專門轉(zhuǎn)錄rRNA，rRNA與響應(yīng)蛋白質(zhì)結(jié)合形成核糖體；后者專門轉(zhuǎn)錄tRNA

6、，tRNA作用是激活氨基酸。（三）啟動(dòng)子（promotor0和操縱基因(operator):既無轉(zhuǎn)錄功能又無翻譯功能，確切說，它們不能稱為基因。三、基因與DNA一個(gè)基因大約有500-6000個(gè)核苷酸對(duì)，但并非DNA分子上任一含有幾千個(gè)核苷酸對(duì)的區(qū)段都是一個(gè)基因，基因是一個(gè)含有特定遺傳信息的DNA分子區(qū)段。如何判斷一段核苷酸序列是否是某個(gè)基因？要看這個(gè)特定的核苷酸序列是否與其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA核苷酸序列或翻譯產(chǎn)物多肽鏈的氨基酸序列相對(duì)應(yīng)，這樣就必須同時(shí)測(cè)定某一段DNA的核苷酸序列和相應(yīng)產(chǎn)物的序列。第二節(jié)重組測(cè)

7、驗(yàn)一、擬等位基因黑腹果蠅中wa代表杏色眼基因,w代表白色眼基因，且都位于X染色體上Pwawa×wY杏色白色F1wawwaY(杏色眼）F2wawawawwaYwY若wa和w為等位基因，F(xiàn)2應(yīng)該只有親本兩種表型，但在大量的F2群體中卻出現(xiàn)了1/1000野生型紅眼出現(xiàn)，紅眼不是突變產(chǎn)生，因?yàn)椴豢赡艹霈F(xiàn)如此高的頻率進(jìn)一步研究證明：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）相同，但屬于不同的位點(diǎn)，因而它們之間可以發(fā)生交換。Pwa+/wa+×+w/YF1wa+/+wwa+/Y（配子）（配子）wa++w

8、waw++wa+YF2出現(xiàn)++/wa+和++/Y（紅眼野生型）順反位置效應(yīng)（cis-transpositioneffect)：wa+/+w兩個(gè)突變分別在兩條染色體上，稱為反式（trans)，waw/++兩個(gè)土百年同時(shí)排在一條染色體上，而另一條染色體上兩個(gè)位點(diǎn)均正常，稱為順式（cis)。反式表現(xiàn)為突變型，順式排列為野生型，這種由于排列方式不同而表型不同的現(xiàn)象成為順反位置效應(yīng)。擬等位基因（pseudoallele)：表型效應(yīng)類似緊密連鎖的功能性