《功能基因組研究》PPT課件

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1、基因克隆(GENECLONING)ZHANGZHAO-SONG(張兆松)DepartmentofPathogenicBiologyNanjingMedicalUniversityTel:025-86862774,86862909E-mail:mipa@njmu.edu.cn基因,在希臘語中是“給予生命”之意，1909年，丹麥生物學家W.Johannsen首先使用名詞“基因”代替“遺傳因子”這個術(shù)語。隨著遺傳學、分子生物學、生物化學領(lǐng)域的發(fā)展，人們對基因本性的認識逐漸深入，基因的概念和涵義也不斷地發(fā)展和

2、豐富。基因?1926年，Morgan發(fā)表了“基因論”，指出基因是在特定的染色體上，而且是呈直線排列在染色體上的遺傳顆粒，位于同源染色體的同一位置上的相對基因叫做等位基因?；蚴鞘来鄠鞯?，基因決定遺傳性狀的表達?；蚋拍钌飳W概念?1941年，Beade和Tatum用X射線照射鏈孢霉菌使其產(chǎn)生不同的突變株，他們發(fā)現(xiàn)突變可致催化代謝的酶發(fā)生變化，因而提出了“一個基因一個酶”的假說?；蛑械耐蛔兛蓪е滤撠煹拿富钚缘母淖儭??；蚋拍钌飳W概念?直到1957年，科學家找到了證明該假說的證據(jù)。Ingram通

3、過實驗證明，鐮狀細胞貧血（sicklecellanemia）的病因是編碼血紅蛋白的基因發(fā)生了突變，從而改變了血紅蛋白的氨基酸組成。基因概念生物學概念基因的生物學概念闡述了基因的功能，如基因是可遺傳的、基因型決定表型、基因呈直線排列在染色體上、基因在世代相傳的行為和功能表達上具有相對的獨立性等，但尚未闡明基因究竟是什么？它的物質(zhì)基礎(chǔ)是什么？基因概念現(xiàn)代概念隨著科學的進步，今天已清楚地知道，基因（gene）是DNA分子中含有特定遺傳信息的一段核苷酸序列，是遺傳物質(zhì)的基本單位。DNA是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，基因位

4、于染色體上,實際上是位于染色體的DNA上。基因是DNA大分子的一個個片段，有復制、轉(zhuǎn)錄等主要的生物學功能，是生物遺傳繁殖的物質(zhì)基礎(chǔ)。基因概念現(xiàn)代概念生物體的表型是通過產(chǎn)生許多特殊的蛋白質(zhì)來實現(xiàn)的，而蛋白質(zhì)由一系列的氨基酸組成，蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和活性由其氨基酸的排列順序來決定。而DNA的核苷酸序列能決定組成它所對應蛋白質(zhì)的氨基酸序列。這種關(guān)系叫做遺傳密碼?；蚋拍瞵F(xiàn)代概念遺傳密碼是以三個核苷酸為一組翻譯的，每個三核苷酸叫做一個密碼子（codon），編碼一個氨基酸。一個基因包括一系列從固定的起始位點讀起并在固

5、定的位點終止的密碼子。通常按5’→3’方向書寫，對應其蛋白質(zhì)產(chǎn)物的N末端到C末端。在任何確定的區(qū)域，DNA只有其中的一條鏈編碼蛋白質(zhì)?；蚋拍瞵F(xiàn)代概念隨著分子生物學研究的進展，基因不是用一段DNA就可以概括的。在原核生物中，常見幾個結(jié)構(gòu)基因組成一個操縱子，發(fā)生在結(jié)構(gòu)基因區(qū)域的突變可把它們區(qū)別開來。但當突變發(fā)生在操縱子的啟動子區(qū)域或調(diào)控區(qū)，則操縱子所控制的所有結(jié)構(gòu)基因都會受到影響?；蚋拍瞵F(xiàn)代概念在真核細胞中，首先轉(zhuǎn)錄出的核不均一RNA（heterogeneousnuclearRNA,hnRNA）有不同

6、的內(nèi)含子剪接位點，可通過不同的剪接修飾，產(chǎn)生兩種以上的不同的mRNA，進而編碼不同的蛋白質(zhì)。由于分子生物學技術(shù)的發(fā)展，如DNA分子克隆、核苷酸序列測定、核酸分子雜交等實驗手段的不斷出現(xiàn)，可從分子水平上研究基因的結(jié)構(gòu)和功能，豐富并深化了對基因本質(zhì)的認識?；蚋拍瞵F(xiàn)代概念還有一大類RNA基因，如rRNA、tRNA、snRNA(smallnuclearRNA)基因等，它們只轉(zhuǎn)錄生成RNA，并不翻譯蛋白質(zhì)，就無法從遺傳性狀來分析它們了。因此，現(xiàn)代分子生物學的基因概念應該是：合成有功能的蛋白質(zhì)或RNA所必需的全

7、部DNA序列（除部分病毒RNA），即一個基因不僅包括編碼蛋白質(zhì)或RNA的核苷酸序列，還包括為保證轉(zhuǎn)錄所必需的調(diào)控序列?；蚋拍瞵F(xiàn)代概念從分子水平來說，基因有三個基本特性。基因的一般特點基因可自體復制1953年Watson-Crick提出了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。說明了半保留復制機制，兩股DNA彼此分開，以每一股為模板，按堿基配對的規(guī)則，各自配上一股新的DNA，復制便告完成?；虻囊话闾攸c基因決定性狀生物體的表（現(xiàn)）型（phenotype）是指有機體可見的或可計算的外在性質(zhì)，而基因型（genotype）是

8、指控制這些表型的遺傳因子。生物體的表型是通過產(chǎn)生許多特殊的蛋白質(zhì)來實現(xiàn)的，而DNA的核苷酸序列能決定組成它所對應蛋白質(zhì)的氨基酸序列。這種關(guān)系叫做遺傳密碼?；虻囊话闾攸c基因突變基因通常是一個穩(wěn)定的遺傳單位，但它也可能發(fā)生可遺傳的變異，這種變異叫基因突變（mutation）。突變以后的基因以新的形式穩(wěn)定遺傳。攜帶突變基因的生物體叫突變體（mutant），攜帶正?；虻纳矬w叫野生型（wildtype)?；虻囊话闾攸c（1）原核生物:一般只有一個染色體，即核