基因的概念及發(fā)展

1、第七章基因概念的發(fā)展The Development of Gene,什么是基因順反測驗(yàn)和基因精細(xì)結(jié)構(gòu)基因概念的發(fā)展,第一節(jié) 什么是基因（gene）,早期概念：泛子,經(jīng)典概念：遺傳因子，基因,現(xiàn)代概念：具有遺傳信息的DNA序列,基因概念的多樣性,遺傳因子,經(jīng)典的基因概念 （classical theory of gene）,,,1909年，丹麥遺傳學(xué)家約翰生 遺傳因子,（Gene）基因,Theory of the Ge

2、neThomas Hunt Morgan 1926,經(jīng)典的基因概念 （classical theory of gene）,基因是染色體上的實(shí)體,基因像念珠(bead)狀呈線性排列 在染色體上,經(jīng)典基因概念總結(jié),,? 功能單位：控制有機(jī)體的性狀。,? 突變單位：一個(gè)基因能突變?yōu)榱硪粋€(gè)基因，產(chǎn)生等位基因。,? 交換單位：基因間能進(jìn)行重組，而且是交換的最小單位。,現(xiàn)代遺傳學(xué)概念隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，1953年，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)被發(fā)

3、現(xiàn)，1977年，Sanger發(fā)明了DNA測序技術(shù)。,1、順反測驗(yàn)的建立,果蠅眼色：杏色眼wa 白色wwa+/+w和++/waw基因型相同都為+wa+w，但兩個(gè)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。,第二節(jié)順反測驗(yàn)和基因的精細(xì)結(jié)構(gòu),？,2、順反測驗(yàn)：設(shè)有兩個(gè)獨(dú)立起源的隱性突變具有類似的表現(xiàn)型，判斷是屬于同一個(gè)基因突變，還是屬于兩個(gè)基因的突變，即

4、判斷是否屬于等位基因。 建立雙突變雜合二倍體； 測定突變間有無互補(bǔ)作用。,反式雜合子,順式雜合子,不同基因,反式雜合子,順式雜合子,（1）有互補(bǔ)作用：突變來自不同基因，則每個(gè)突變的相對位點(diǎn)上都有一個(gè)正常野生型基因→最終產(chǎn)生正常mRNA，其個(gè)體表現(xiàn)型為野生型。,功能基因1和2產(chǎn)物，因此表現(xiàn)型為野生型,功能基因1和2產(chǎn)物，因此表現(xiàn)型為野生型,（2）無互補(bǔ)作用：在無互補(bǔ)作用的情況下，個(gè)體變現(xiàn)為突變型。突變來自同一個(gè)基因，只能產(chǎn)生突變的m

5、RNA→形成突變酶和個(gè)體，顯示突變的表現(xiàn)型。,反式雜合子,同一基因,順式雜合子,無功能基因1產(chǎn)物，因此表現(xiàn)為突變體,有功能基因1產(chǎn)物，因此表現(xiàn)型為野生型,（3）順反子（本澤爾）：表示功能的最小單位和順反的位置效應(yīng)。,順反測驗(yàn)：根據(jù)順式表現(xiàn)型和反式表現(xiàn)型來確定兩個(gè)突變體是否屬于同一個(gè)基因（順反子）。,果蠅眼色,順反子假說（Theory of cistron） 1957年，Benzer,在一個(gè)順反子內(nèi)部存在精細(xì)結(jié)構(gòu)，可分解成更小的單位：,突

6、變子------性狀突變時(shí)，產(chǎn)生突變的最小單位，可小到只有一個(gè)核苷酸對。 如鐮形細(xì)胞貧血癥: DNA → mRNA → 蛋白質(zhì)                        

7、正常HbA：G A A G A A 谷氨酸                         鐮形HbS：G T A G U A 纈氨酸,？,,,

8、重組子------在發(fā)生性狀重組時(shí)，可交換的最小單位，又稱交換子，可以只有一個(gè)核苷酸對。,Locus (loci ) ： 基因座 Site： 位點(diǎn),“三位一體”,3、基因的精細(xì)結(jié)構(gòu),Benzer利用經(jīng)典的噬菌體突變和基因內(nèi)重組技術(shù)→分析T4噬菌體rⅡ區(qū)基因的精細(xì)結(jié)構(gòu)。（1）原理：,突變型rⅡ,野生型rⅡ+,利用上述特點(diǎn)讓兩個(gè)rⅡ突變型雜交→ 侵染K12（λ ）株，選擇重組體r+→ 計(jì)算出兩個(gè)r+突變座位間的重組頻率。,（2）方法：B

9、enzer 重組實(shí)驗(yàn)示意圖,全部子代r47+,+r104,++,r47r104,只有++,通過重組測驗(yàn)，可計(jì)算一個(gè)基因內(nèi)部不同位點(diǎn)的距離，精確度達(dá)0.001%，即0.001個(gè)圖距單位?！喾Q為基因的精細(xì)作圖。,（3）結(jié)果：重組值計(jì)算,重組子------在發(fā)生性狀重組時(shí)，可交換的最小單位，又稱交換子，可以只有一個(gè)核苷酸對。,基因=順反子，包含多個(gè)突變子和重組子，經(jīng)得起順反測驗(yàn)的一個(gè)功能單位。,？,互補(bǔ)試驗(yàn),rII區(qū)有3000多個(gè)突變型，有

10、相同的表型，是否屬于一個(gè)基因還是幾個(gè)基因？重組測驗(yàn)是以遺傳圖距的方式確定突變的空間關(guān)系；互補(bǔ)測驗(yàn)則是確定突變的功能關(guān)系。,B K,兩突變位點(diǎn)距離雖近，但順反都有功能，故不在同一順反子,兩突變位點(diǎn)距離雖遠(yuǎn)，但反式?jīng)]有功能，故在同一順反子,例題：,果蠅的突變體A,B,C,D,E,F和G都具有相同的突變型：眼中缺乏紅色色素。經(jīng)互補(bǔ)測驗(yàn)結(jié)果如右表（“+”表示可以互補(bǔ)，“-”表示不

11、能互補(bǔ)）問：（1）這些突變涉及幾個(gè)基因？（2）那些突變體是屬于同一個(gè)基因發(fā)生的突變？,,,3個(gè)A,D,FB,GC,E,第三節(jié) 基因概念的發(fā)展,結(jié)構(gòu)基因：調(diào)控基因重疊基因隔裂基因跳躍基因假基因,指可編碼mRNA或翻譯蛋白質(zhì)的一段DNA序列。,（1）調(diào)控基因（regulator gene）：指其表達(dá)產(chǎn)物參與調(diào)控其他基因表達(dá)的基因。,,,,?,（2）重疊基因（overlapping gene）：在同一段DNA序列上，

12、由于閱讀框架不同或終止早晚不同，同時(shí)編碼兩個(gè)以上基因的現(xiàn)象。主要存在于原核生物中。,（3）割裂基因（split gene）：由于基因內(nèi)部存在間隔序列，從而導(dǎo)致基因的不連續(xù)性，使得每個(gè)基因由幾個(gè)互不相鄰的段落組成，這種不連續(xù)的基因即為斷裂基因,卵清蛋白的基因及其與cDNA的雜交圖,?,?,1978年 Gilbort內(nèi)含子 (intron) ----在成熟的mRNA中不出現(xiàn)的序列外顯子 (exon) -----在成熟的mRNA中出現(xiàn)的

13、編碼序列,,,,,小麥赤霉病抗性相關(guān)TaPDR7基因DNA與cDNA比對結(jié)果,1,2,3,4,5,（5）跳躍基因（jumping gene）：即轉(zhuǎn)座子，指染色體組上可以轉(zhuǎn)移的基因。,Barbara McClintock,實(shí)質(zhì)：能夠轉(zhuǎn)移位置的DNA片段功能：在同一染色體內(nèi)或不同染色體之間移動→插入突變、DNA結(jié)構(gòu)變異（如重復(fù)、缺失等）→表型變異,1983 Nobile winner,（6）假基因（pseudogene）：同已知的基因相似