基因的精細(xì)結(jié)構(gòu)

基因的精細(xì)結(jié)構(gòu)2023/5/261第一頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/5/262Section1基因概念的發(fā)展①遺傳因子：孟德爾提出②基因:1906年Bateson提出Genetics1909年Johannson提出Gene1、早期的基因概念第二頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/5/263①基因是位于染色體上的遺傳單位

Sutton和Boveri：遺傳的染色體學(xué)說(shuō)摩爾根：證明基因以直線形式排列在染色體上②“三位一體”的基因概念

三位：功能單位、突變單位、交換單位

一體：基因2、經(jīng)典的基因概念第三頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/5/264①?gòu)姆肿铀教剿骰虻慕Y(jié)構(gòu)和功能，基因是DNA分子上具有遺傳效應(yīng)的片段，由一定數(shù)量和一定順序的核苷酸組成，含有特定的遺傳信息。②微生物遺傳學(xué)的深入研究證明，基因并不是不可分割的最小單位?！狟enzer：首先把“分子基因”的概念引入遺傳學(xué)，以T4噬菌體為材料進(jìn)行了研究工作，正式提出“順?lè)醋印边@個(gè)概念。3、近代基因概念第四頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/5/2654、現(xiàn)代基因概念基因是DNA分子上帶有遺傳信息的特定核苷酸序列區(qū)段?；蛴芍亟M子、突變子序列構(gòu)成的。重組子是DNA重組的最小可交換單位；突變子是產(chǎn)生突變的最小單位；重組子和突變子都是一個(gè)核苷酸對(duì)或堿基對(duì)(bp)。順?lè)醋樱築enzer將順?lè)礈y(cè)驗(yàn)所確定的最小遺傳功能單位稱為順?lè)醋?cistron)，順?lè)醋觾?nèi)發(fā)生的突變間不能互補(bǔ)。第五頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/5/2661955年，美國(guó)的S.Benzer（本澤）用大腸桿菌T4噬菌體作為材料，研究快速溶菌（rapidlysis）突變型rⅡ的基因精細(xì)結(jié)構(gòu)。Section2重組測(cè)驗(yàn)第六頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/5/267

表4-1野生型與幾種突變型的區(qū)別類型不同大腸桿菌平板上噬菌斑表型BK()S野生型rII+小噬菌斑小噬菌斑小噬菌斑

rI大噬菌斑小噬菌斑小噬菌斑

rII大噬菌斑無(wú)噬菌斑（致死）小噬菌斑rIII大噬菌斑小噬菌斑小噬菌斑第七頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/5/268r47++r1041、Benzer的重組測(cè)驗(yàn)

第八頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/5/269重組值＝重組噬菌斑數(shù)X100％總噬菌斑數(shù)＝0.0141％＝在K()上生長(zhǎng)的噬菌斑總數(shù)X2X100％在B上生長(zhǎng)的噬菌斑總數(shù)＝370X102X2X100％

525X1062、重組值的計(jì)算第九頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/5/2610該方法稱重組測(cè)驗(yàn)（recombinationtest），以遺傳圖方式確定突變子間的空間關(guān)系。第十頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/5/2611該法極靈敏，理論上可測(cè)到兩個(gè)rII突變間重組頻率為0.002%。實(shí)際觀察的最小重組頻率為0.02％，即0.02個(gè)圖距單位，未發(fā)現(xiàn)小于該數(shù)值的重組頻率。第十一頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/5/2612T4染色體:1.8X105

bp，1500

cM0.02cM相當(dāng)于2bp，（0.02／1500）1.8X105=2.4bp認(rèn)為基因內(nèi)相鄰核苷酸位置上的突變可能重組，由此可見(jiàn)重組子的單位可小到相當(dāng)于一個(gè)核苷酸對(duì)第十二頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/5/2613

重組測(cè)驗(yàn)以遺傳圖距確定突變的空間關(guān)系互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)則是確定突變的功能關(guān)系。

Section3互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)一、互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)原理和方法第十三頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/5/2614如T4的rII區(qū)有3000多個(gè)突變型都有相同表型：對(duì)E.coli

K寄主細(xì)胞致死，但可在B菌株細(xì)胞中增殖。是否它們都影響同一種遺傳功能？即rII中這3000多個(gè)突變型是屬于一個(gè)基因還是屬于幾個(gè)基因？為了劃分這種功能單位界限，必須進(jìn)行互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)第十四頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/5/2615用不同rll突變型成對(duì)組合，同時(shí)感染E.coliK菌株如果被雙重感染的細(xì)菌能產(chǎn)生子代噬菌體，那么必然是一個(gè)突變型補(bǔ)償了另一個(gè)突變型所不具有的功能，兩個(gè)突變型稱彼此互補(bǔ)如果雙重感染的細(xì)菌不產(chǎn)生子代噬菌體，那么這兩種突變型一定有一個(gè)相同功能受到損傷?；パa(bǔ)測(cè)驗(yàn)原理第十五頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/5/2616互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)方法——斑點(diǎn)測(cè)試法第十六頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/5/2617二、順?lè)醋樱ɑ颍?、順?lè)醋右簿褪腔虻耐x詞。順?lè)醋涌梢园幌盗型蛔儐挝哗ぉね蛔冏印?/p>

順式構(gòu)型：是兩個(gè)突變座位位于同一染色體上

反式構(gòu)型：是兩個(gè)突變座位位于不同的染色體上

第十七頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/5/2618比較順式和反式構(gòu)型個(gè)體的表型,判斷兩突變是否發(fā)生在一個(gè)基因座位內(nèi)的測(cè)驗(yàn)。

通過(guò)測(cè)驗(yàn)確定兩個(gè)表型效應(yīng)相似的突變位點(diǎn)是否位于同一個(gè)順?lè)醋踊蚧騼?nèi)。2、順?lè)打?yàn)驗(yàn)第十八頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/5/2619第十九頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/5/2620順?lè)醋娱g互補(bǔ)第二十頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/5/2621三基因內(nèi)互補(bǔ)(p106)1基因內(nèi)互補(bǔ)的機(jī)理第二十一頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/5/2622第二十二頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/5/2623基因間互補(bǔ)基因內(nèi)互補(bǔ)發(fā)生機(jī)率普遍存在只少數(shù)能發(fā)生缺失突變能發(fā)生互補(bǔ)不能發(fā)生酶活性同野生型明顯低于野生型（僅25%）2、基因內(nèi)互補(bǔ)與基因間互補(bǔ)的區(qū)別基因間互補(bǔ)—順?lè)醋娱g互補(bǔ)基因內(nèi)互補(bǔ)—順?lè)醋觾?nèi)互補(bǔ)，等位互補(bǔ)第二十三頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/5/2624AmproripUC19(3kb)MCS(Multiplecloningsites,

多克隆位點(diǎn)）LacpromoterlacZ’GeneXWithIPTG+x-gal,藍(lán)白斑篩選如α互補(bǔ)第二十四頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/5/2625互補(bǔ)、回復(fù)突變和重組均可恢復(fù)野生型回復(fù)突變和重組涉及基因型的改變互補(bǔ)反映基因產(chǎn)物間的相互作用區(qū)別：第二十五頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/5/2626互補(bǔ)作圖相互間不發(fā)生互補(bǔ)的突變叫－－－互補(bǔ)群,它們對(duì)應(yīng)于同一順?lè)醋?進(jìn)行許多突變間成對(duì)互補(bǔ)分析，可構(gòu)建互補(bǔ)圖這個(gè)方法可以確定生化途徑中包含的基因數(shù)量,但沒(méi)有對(duì)基因間的物理聯(lián)系加以說(shuō)明第二十六頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/5/26271，234

5123451－－＋＋＋2－－＋＋＋3＋＋－－－4＋＋－－＋5＋＋－＋－第二十七頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/5/2628果蠅突變體A、B、C、D、E、F、G都具有相同的表型——眼中缺少紅色素。對(duì)它們進(jìn)行互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)結(jié)果如下：+表示互補(bǔ)，-表示不互補(bǔ)A-B-C-D-E-F-G-G-+-++++-F--++-+-E-++-+-D--++-C-++-B-+-A--這些突變?cè)趲讉€(gè)基因中？哪些突變?cè)谕粋€(gè)基因中？第二十八頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/5/2629順?lè)醋?、突變子與重組子的概念辨析順?lè)醋樱╟istron）：Benzer把在反式構(gòu)型中不能互補(bǔ)的各個(gè)突變型在染色體上所占的一個(gè)區(qū)域稱為一個(gè)順?lè)醋??；蚬δ懿豢煞指顔挝?。順?lè)醋涌梢园幌盗型蛔儐挝哗ぉね蛔冏油蛔冏樱╩uton）一個(gè)順?lè)醋觾?nèi)部能發(fā)生突變的最小單位。一個(gè)突變子可以小到只有一對(duì)堿基。重組子（recon）：由于基因內(nèi)的各個(gè)突變子之間有一定距離，所以彼此間能發(fā)生重組，這樣，基因就有了第三個(gè)內(nèi)涵──“重組子”。由于基因內(nèi)的各個(gè)突變子之間有一定距離，所以彼此間能發(fā)生重組，這樣，基因就有了第三個(gè)內(nèi)涵──“重組子”第二十九頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/5/2630RⅡ突變型點(diǎn)突變（pointmutation）缺失突變（deletionmutation）Section4缺失作圖點(diǎn)突變是單個(gè)位點(diǎn)的突變，缺失突變是多個(gè)位點(diǎn)的突變點(diǎn)突變可以發(fā)生回復(fù)突變，缺失突變是不可逆的不同點(diǎn)突變之間可以發(fā)生重組，同一區(qū)段內(nèi)的缺失突變不能發(fā)生重組。區(qū)別：第三十頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/5/2631+-+-+-點(diǎn)突變之間可以重組缺失突變與點(diǎn)突變之間不能重組第三十一頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/5/2632一系列的點(diǎn)突變系一組重疊缺失突變系一、缺失作圖的條件第三十二頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/5/2633二、缺失作圖的原理

凡是能和某一缺失突變型進(jìn)行重組的點(diǎn)突變，它的位置一定不在缺失范圍內(nèi)，凡是不能重組的點(diǎn)突變，它們的位置一定在缺失范圍內(nèi)。第三十三頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/5/2634將待測(cè)點(diǎn)突變（X）先與幾個(gè)最大的缺失突變體分別雜交，從中找出最小不重組和最大可重組缺失突變；從最小不重組區(qū)（PB242）中減去與之重疊的最大重組區(qū)（A105）=點(diǎn)突變的位置（A5區(qū)內(nèi)）。將點(diǎn)突變與A5區(qū)內(nèi)的幾個(gè)缺失突變體分別雜交，根據(jù)結(jié)果確定：點(diǎn)突變就在A5區(qū)內(nèi)的c2區(qū)內(nèi)。三、缺失作圖的方法：（P107）第三十四頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/5/2635待測(cè)突變型rⅡ548

第三十五頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/5/2636這一方法也適用于其他基因定位。Benzer根據(jù)這一原理方便地把數(shù)千個(gè)獨(dú)立的rII突變定位在rII遺傳圖上更小的區(qū)段內(nèi)，這種方法稱為缺失作圖（deletionmapping）。比重組作圖簡(jiǎn)便且精確。因?yàn)橹亟M作圖工作量大，為了確定一個(gè)新突變的位點(diǎn)，往往要進(jìn)行大量雜交分析。第三十六頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/5/2637如果實(shí)驗(yàn)得到a1a1和a2a2兩種表型相同的果蠅突變品系，如何判斷a1和a2是同一基因的突變還是不同基因的突變?如果是同一基因突變，如何判定是同一位點(diǎn)的突變還是不同位點(diǎn)的突變。通過(guò)互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)檢測(cè).兩種突變型雜交,如果F1代全部為野生型,說(shuō)明是不同基因,否則是同一基因.F1代相互交配,如果群體足夠大,出現(xiàn)少量野生型的是同一基因不同位點(diǎn),沒(méi)有出現(xiàn)野生型的是同一位點(diǎn)突變第三十七頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/5/2638Section5基因的功能(p113)

------一基因一酶假說(shuō)1941年G.Beadle和E.Tatum用鏈孢霉為材料研究基因功能，提出一基因一酶假說(shuō)假設(shè)分離的5種突變體1、2、3、4和5，不能合成生長(zhǎng)所需物質(zhì)G，同時(shí)該合成途徑中A、B、C、D和E都是必需的,可以用以下方法確定這些物質(zhì)的合成順序第三十八頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/5/2639由此可確定它們的合成順序?yàn)椋?/p>

E→A→C→B→D→G同時(shí)也可以確定幾種突變體分別的突變位點(diǎn)為：

54213E→A→C→B→D→G第三十九頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/5/2640一個(gè)基因一種酶的實(shí)驗(yàn)依據(jù)分析得出:基因arg1arg2arg3↓↓↓

酶1酶2酶3

↓↓↓

前體物鳥aa

瓜aa

精aa添加的氨基酸菌株鳥氨酸瓜氨酸精氨酸I——生長(zhǎng)II—生長(zhǎng)生長(zhǎng)III生長(zhǎng)生長(zhǎng)生長(zhǎng)鏈孢霉精氨酸依賴型的不同菌株對(duì)添加的氨基酸的反應(yīng)第四十頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/5/2641一個(gè)基因一種酶的局限性

(1)并非所有的基因都為蛋白質(zhì)編碼；

(2)

有的酶由多個(gè)基因編碼；

(3)

有的一個(gè)基因控制多個(gè)酶；

(4)

有的RNA具有催化活性；第四十一頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/5/2642Section6基因的表達(dá)調(diào)控

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