節(jié)基因的概念文檔ppt第1頁，共40頁。

1斷裂基因（splittinggene）不連續(xù)基因割裂基因發(fā)現(xiàn)：1977[美]Sharp&Roberts同時發(fā)現(xiàn)了斷裂基因

[法]Chambon失機通過成熟mRNA（或cDNA）與編碼基因的DNA雜交試驗而發(fā)現(xiàn)。RichardJ.RobertsPhillipA.SharpNobelPrize1993第2頁，共40頁。雜交（hybridization）雜交：親緣關(guān)系很近的不同來源的DNA單鏈或RNA單鏈與DNA單鏈之間通過堿基互補形成雜交分子的過程。第3頁，共40頁。圖核酸雜交及其應用示意圖1雜化雙鏈Ⅱ.突變體的鑒別I變性、復性和雜交Ⅲ.分子探針標記第4頁，共40頁。

[法]Chambon失機

雞的輸卵管分泌卵清蛋白、卵粘蛋白和伴清蛋白，而其紅細胞（鳥類的紅細胞上有核的）只合成血紅蛋白，那么兩種組織之間DNA有什么不同呢？

southern雜交EcoR1HindIII第5頁，共40頁。Berget,Sharp小組和Roberts小組用R環(huán)法第6頁，共40頁。雞卵清蛋白基因DNA與其mRNA雜交圖割裂基因：基因的編碼序列在DNA上不是連續(xù)的，而是被不編碼的序列隔開。外顯子Exon：基因中編碼的序列，與mRNA的序列相對應。內(nèi)含子Intron：基因中不編碼的序列。第7頁，共40頁。PrecursormRNA(pre-mRNA)HeterogeneousnuclearRNA(HnRNA)真核生物基因的轉(zhuǎn)錄物又稱為所以－－真核生物基因又稱為SplittinggeneInterruptedgene間隔基因，斷裂基因前體mRNA,核內(nèi)不均一RNA由于真核生物的絕大多數(shù)結(jié)構(gòu)基因都含有內(nèi)含子第8頁，共40頁。剪接:前體RNA中由內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄下來的序列去除，并把由外顯子轉(zhuǎn)錄的RNA序列連接起來的過程。割裂基因前體mRNAIntrons去除Exons連接剪接第9頁，共40頁。2重疊基因2.1重疊基因的概念重疊基因：是指兩個或兩個以上的基因共有一段DNA序列。2.2重疊基因的發(fā)現(xiàn)：1978年，Sanger，F(xiàn)eir

X174DNA全長：5386核苷酸編碼的9種蛋白全長：2000個氨基酸；

3X2000=6000核苷酸第10頁，共40頁。噬菌體G4、MS2和SV40中都發(fā)現(xiàn)了重疊基因原核生物的重疊基因第11頁，共40頁。

2.3基因重疊的方式

1）大基因內(nèi)包含小基因：如：B基因包含在A基因內(nèi)，E基因完全包含在D基因內(nèi)。

2）前后兩基因首尾重疊：例1：如：基因D終止

X174DNA序列：5’—T—A—A—T—G—3’重疊1個堿基基因J起始例2：如：基因A終止

X174DNA序列5’—A—T—G—A—3’重疊4個堿基基因C起始第12頁，共40頁。根據(jù)密碼子的起始位置，一個DNA順序可能有3種閱讀框例如，序列ATTCGATCGCAACAAAATTCGATCGATTCGATCGCAAATTCGATCGCA（1）（3）（2）但只有一種具有編碼的作用，稱為開放閱讀框（openreadingframe，ORF）開放閱讀框：基因序列的一部分，包含一段可以編碼蛋白的堿基序列，不能被終止子打斷。第13頁，共40頁。真核生物的重疊基因第14頁，共40頁。第15頁，共40頁。3.移動基因轉(zhuǎn)座(因)子是基因組中一段可移動的DNA序列，可以通過切割、重新整合等一系列過程從基因組的一個位置“跳躍”到另一個位置。最簡單的轉(zhuǎn)座子不含有任何宿主基因而常被稱為插入序列（IS）復合型的轉(zhuǎn)座因子稱為轉(zhuǎn)座子(trans—poson，Tn)。這種轉(zhuǎn)座因子帶有同轉(zhuǎn)座無關(guān)的一些基因，它的兩端就是IS，構(gòu)成了“左臂”和“右臂”。兩個“臂”可以是正向重復，也可以是反向重復。這些兩端的重復序列可以作為Tn的一部分隨同Tn轉(zhuǎn)座，也可以單獨作為IS而轉(zhuǎn)座。第16頁，共40頁。玉米Ac/Ds轉(zhuǎn)座子第17頁，共40頁。若玉米帶有野生型C基因，則胚乳呈紫色；C基因的突變阻斷了紫色素的合成，那么胚乳呈白色。在胚乳發(fā)育的過程中，回復突變導致斑點的產(chǎn)生?；貜屯蛔儼l(fā)生在早期發(fā)育階段，紫斑就比較大。McClintock推測原來的C突變（無色素）是由一個“可移動的控制因子”引起的，稱解離因子（dissociator，Ds），它可以插入到C基因中（即轉(zhuǎn)座）。另一個可移動的控制因子是激活因子（activator，Ac），它的存在可激活Ds轉(zhuǎn)座，進入C基因或其他基因，也能使Ds從基因中轉(zhuǎn)出，使突變基因產(chǎn)生“回復突變”，這就是Ac/Ds系統(tǒng)玉米Ac/Ds系統(tǒng)的遺傳效應舉例第18頁，共40頁。紫色胚乳無色胚乳紫色斑點胚乳激活Ds轉(zhuǎn)座Ds可轉(zhuǎn)座到C基因正常的C基因表達產(chǎn)生紫色色素被插入失活的C基因在胚發(fā)育時激活Ds，使其從C基因中轉(zhuǎn)座出來突變的c基因正常的C基因突變的c基因回復成為正常的C基因

第19頁，共40頁。4.假基因假基因(pseudogene)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，所以假基因是沒有功能的基因，常用ψ表示。5.超基因真核生物基因組中緊密連鎖的若干個基因座，它們作用于同一性狀或一系列相關(guān)性狀。操縱子是細菌中與同一種生化功能有關(guān)的幾個基因(如控制色氨酸合成的有關(guān)基因)在基因組內(nèi)聚成一簇而緊密連鎖，并受一個基因調(diào)控。第20頁，共40頁。6.基因族一個基因家族中的幾個成員緊密地排列在某一條染色體上形成一個基因族人類基因組的超基因如血紅蛋白基因簇，位于16號染色體，跨度約30kb，由編碼血紅蛋白的類。在個體發(fā)育的不同時期，基因簇中的不同基因進行表達。第21頁，共40頁。7.基因家族一個祖先基因經(jīng)過重復(duplication)和變異而產(chǎn)生的一組基因，組成了一個基因家族(genefamily)?；蚣易逯械母鱾€成員可以聚集成簇也可以分散在不同染色體上，或者兩種情況兼而有之。結(jié)構(gòu)基因家族中各個成員通常具有相關(guān)的甚至相同的功能。8.超基因家族一個共同的祖先基因通過各種各樣的變異，產(chǎn)生了結(jié)構(gòu)大致相同但功能卻不盡相似的一大批基因。這一大批基因分屬于不同的基因家族，但可以總稱為一個基因超家族(superfamily)。第22頁，共40頁。二、基因的特點不連續(xù)性重復性可移動性重疊性第23頁，共40頁。三、基因的表示符號1.每個基因由斜體小寫的三個字母表示2.產(chǎn)生同一表型的不同基因，在三個字母后用不同的大寫斜體英文字母表示如：trpAtrpB3.突變型右上角“-”；抗性右上角“r”；敏感“s”如：leu-

ampr第24頁，共40頁。四、堿基順序與氨基酸順序的關(guān)系1926年美國摩爾根《基因論》出版認為基因是組成染色體的遺傳單位，并且證明基因在染色體上占有一定位置，而且呈線性排列?；蜃鳛橐粋€功能單位控制有機體的性狀表達?；蛞哉w進行突變，是突變的最小單位。

基因在交換中不能被分割，是重組的最小單位。提出“功能、交換、突變”三位一體的基因概念。第25頁，共40頁。4.1“一個基因一種酶”和“一個基因一條多肽鏈”4.2基因順反子的概念4.3基因是一段有功能的DNA序列第26頁，共40頁。4.1從“一個基因一個酶”到“一個基因一條多肽鏈”1941年GWBeadle和ELTatum一個基因一個酶：紅色鏈孢霉各種營養(yǎng)缺陷突變體與酶缺陷相關(guān)------基因?qū)π誀畹目刂剖峭ㄟ^基因控制酶的合成來實現(xiàn)的。上世紀50年代，Yanofsky一個基因一條多肽鏈：有些蛋白質(zhì)不只由一種肽鏈組成，如血紅蛋白和胰島素，不同肽鏈由不同基因編碼。BeadleTatum第27頁，共40頁。

4.2基因順反子（Cistron）的概念1955年，美國本茲爾(Benzer)提出順反子的概念：是指編碼一個蛋白質(zhì)的全部組成所需信息的最短片段，即一個基因。基因僅是一個功能單位，基因內(nèi)部的堿基對才是重組單位和突變單位。第28頁，共40頁。順反測驗

怎樣判斷一個基因呢？有兩個標準：①編碼一條多肽鏈，只能判斷是，卻不能說不能編碼多肽鏈的DNA序列就不是一個基因。②功能上被順反測驗（cis-transtest）或互補測驗(complementarytest)所規(guī)定。第29頁，共40頁。順反測驗根據(jù)基因的功能確定兩個基因是否等位的測驗方法稱為順反測驗。假定兩個獨立起源的隱性突變，都與同一個單位性狀相關(guān)，比如一個決定花的顏色是紅色，另一個決定花呈粉紅色，而野生型花是白色的。

這兩個突變是兩個不同的基因的突變呢還是同一個基因內(nèi)兩個不同位點的突變呢？第30頁，共40頁。順反測驗要回答這個問題，有兩個途徑：①假如我們知道這兩個基因在染色體上處于不同的位置，就可以判斷它們是兩個不同的基因。但就目前的水平，我們不能區(qū)分相鄰的兩個基因座位。②看它們在功能上能否互補，即對其功能進行測驗。第31頁，共40頁。順反測驗首先建立一個雙突變雜合二倍體。也就是說把兩個隱性突變通過雜交引入同一個細胞。然后測定這兩個突變基因之間有無互補功能。雙突變雜合二倍體有兩種排列方式：順式：++反式：a+ab+b第32頁，共40頁。順反測驗順反測驗就是根據(jù)順式和反式表現(xiàn)是否相同來推測兩個突變是屬于同一個順反子還是分屬于兩個相鄰的順反子。

如果兩個隱性突變發(fā)生在同一個基因內(nèi)的不同的位點上，在反式狀態(tài)下，兩條染色體上都只能產(chǎn)生突變的mRNA，編碼突變的蛋白質(zhì)，當然只能產(chǎn)生突變的表現(xiàn)型，在順式狀態(tài)下，由于隱性的突變基因不表達，因而表現(xiàn)為野生型。第33頁，共40頁。順反測驗若兩個突變發(fā)生在兩個相鄰的基因內(nèi)，在反式條件下，兩個隱性的突變基因都不表達，但它們的顯性野生型等位基因都能正常表達，因而表現(xiàn)的野生型。順式狀態(tài)下，當然也表現(xiàn)為野生型。第34頁，共40頁。順反測驗由這種功能測驗所規(guī)定的最小功能單位稱為順反子也就是說，同一順反子上的兩個突變，在反式狀態(tài)下是不能互補的；若兩個突變在反式狀態(tài)可以互補，便意味著他們分屬于兩個不同的順反子。從這個意義上，順反測驗又稱為互補測驗（complementarytest）順式結(jié)構(gòu)的表型效應不同于反式結(jié)構(gòu)的表型效應的現(xiàn)象稱為順反位置效應。具有順反位置效應的兩個突變型屬于同一個順反子。第35頁，共40頁。順反測驗順反測驗證明基因是遺傳物質(zhì)的一個功能單位，是一段連續(xù)的DNA序列。

但是，一個基因可以在許多不同的位置上發(fā)生突變，所以基因不是一個突變單位。屬于同一個基因內(nèi)的不同突變也是可以發(fā)生重組的，所以基因也不是一個重組單位。第36頁，共40頁?；騼?nèi)突變位點在同一基因上突變位點在不同的基因上基因上；的基因上；第37頁，共40頁。

6.3基因是一段有功能的DNA序列

DNA雙螺旋模型1953年Watson和Crick提出遺傳中心法則1957年Crick提出順反互補試驗1955年Benzer提出：順反子三聯(lián)遺傳密碼的破譯Nirenberg等1961-67年：

70年代：可移動基因的證實、隔裂基因和重疊基因的發(fā)現(xiàn)等。近代基因的概念：基因是一