遺傳學(xué)第4章 基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析課件

遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析

第四章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析本章學(xué)時：3學(xué)時本章重點(diǎn)：都很重要2024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析2主要內(nèi)容：1、基因的概念、斷裂基因與重疊基因2、重組測驗3、互補(bǔ)測驗4、缺失作圖5、基因的功能2024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析3基因概念的發(fā)展遺傳因子基因基因的本質(zhì)是核酸一基因一酶、一基因一多肽順反子操縱子隔裂基因（斷裂基因）重疊基因跳躍基因（可動基因）2024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析4遺傳因子Mendel用A、B、C等符號代表某個性狀，表明生物的性狀是由顆粒性的遺傳因子負(fù)責(zé)傳遞的。遺傳因子在體細(xì)胞中成對存在，在生殖細(xì)胞中單個存在。?2024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析5基因1909年，用“gene”表述Mendel的遺傳因子，但沒有提出概念。1910年Morgan等證明基因位于染色體上；1926年發(fā)表《基因論》，建立了遺傳的染色體學(xué)說。提出基因是個功能、突變和交換“三位一體”的概念。2024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析6基因的本質(zhì)是核酸1928年Griffith1944年Avery等1952年Hershey和Chase1956年Conrat2024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析7一基因一酶（多肽）1941年Beadle和Tatum2024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析8DNA雙螺旋模型1953年Watson和Crick提出DNA的雙螺旋模型假說1957年Crick提出中心法則1961年Crick又提出三聯(lián)體遺傳密碼2024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析9順反子1957年Benzer分析了基因內(nèi)部的精細(xì)結(jié)構(gòu)，提出順反子概念。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。2024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析10順反子順反子cistron：指不同突變之間沒有互補(bǔ)的功能區(qū)域。一個順反子就是一個功能水平上的基因。2024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析11操縱子operon1961，Jacob和Monod提出大腸桿菌乳糖操縱子模型。包括一個操縱基因operator，一個調(diào)節(jié)基因regulatorygene和三個結(jié)構(gòu)基因structuregene。2024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析12乳糖操縱子2024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析13超基因（supergene）指作用于一種性狀或作用于一系列相關(guān)性狀的幾個緊密連鎖的基因?；蚣易澹╣enefamily）假基因（pseudogene）指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。2024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析14隔裂基因（斷裂基因）

splitgene1977年Sharp和Roberts等報道基因內(nèi)部有間隔順序（spacersequence）2024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析15隔裂基因（斷裂基因）splitgene1978年Gilbort創(chuàng)用了內(nèi)含子

(intron)和外顯子

(exon)兩個名詞，內(nèi)含子是指在成熟的mRNA中不出現(xiàn)的順序,Exon是指在成熟的mRNA中出現(xiàn)的編碼順序。

內(nèi)含子片段可以轉(zhuǎn)錄，但在RNA加工時被剪切掉。內(nèi)含子是相對的，一個基因的內(nèi)含子可能是另一個基因的外顯子。

2024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析162024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析172024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析182024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析19斷裂基因的意義有利于儲存更多信息有利于變異和進(jìn)化增加重組幾率可能的基因調(diào)控作用RichardJ.RobertsPhillipA.Sharp1993年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎2024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析20重疊基因overlappinggene傳統(tǒng)的基因概念是互不沾染、單個分離的。1973，Weiner等研究噬菌體時發(fā)現(xiàn)，有兩個基因在編碼生成蛋白質(zhì)時是從同一個起點(diǎn)開始的。即兩個基因序列可能部分重疊。1978年，Sanger分析了phagex174的序列，發(fā)現(xiàn)有些密碼是重讀的，即存在重疊基因。2024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析21噬菌體

X174的重疊基因?2024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析22重疊基因overlappinggene增加編碼效率，貯存更多的遺傳信息；調(diào)控作用2024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析23跳躍基因jumpinggeneMcClintock在玉米中發(fā)現(xiàn)可轉(zhuǎn)移位置的遺傳因子,1951年在冷泉港的學(xué)術(shù)研討會上，以《染色體結(jié)構(gòu)與基因表達(dá)》為題，公開了她六年辛勤努力的研究成果——跳躍基因?qū)W說。1983年，麥克林托克獲得了諾貝爾生理學(xué)及醫(yī)學(xué)獎2024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析24跳躍基因jumpinggene1960’在大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)可移動位置的插入序列（InsertSequence）可動基因（mobilegene）轉(zhuǎn)座因子Transposableelement,指細(xì)胞中可以改變自身位置的一段DNA順序。2024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析25

Thefundamentalphysicalandfunctionalunitofhereditywhichcarriesinformationfromonegenerationtothenext;

asegmentofDNA,composedofatranscribedregionandaregulatorysequencethatmakespossibletranscription.基因（Gene）

一個基本的遺傳結(jié)構(gòu)和功能單位，可以從親代傳給子代；它是一段包含了使轉(zhuǎn)錄進(jìn)行必需的調(diào)控順序和可轉(zhuǎn)錄區(qū)域的DNA。？2024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析26基因的類別結(jié)構(gòu)基因和調(diào)節(jié)基因核糖體RNA基因和轉(zhuǎn)移RNA基因啟動子和操縱子2024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析27結(jié)構(gòu)基因和調(diào)節(jié)基因結(jié)構(gòu)基因structuralgene調(diào)節(jié)基因regulatorygenes可以轉(zhuǎn)錄并且能翻譯成多肽鏈，分別構(gòu)成結(jié)構(gòu)蛋白、酶和阻遏蛋白或激活蛋白2024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析28核糖體RNA基因和轉(zhuǎn)移RNA基因rDNA和tDNA只轉(zhuǎn)錄成相應(yīng)的RNA不翻譯成多肽鏈。rRNA構(gòu)成核糖體；tRNA激活氨基酸這類基因都是多拷貝基因2024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析29啟動子和操縱子啟動子promotor和操縱子operator都是不轉(zhuǎn)錄的DNA區(qū)段。嚴(yán)格地說不是基因。？Promotor是轉(zhuǎn)錄時RNA聚合酶與DNA的結(jié)合位點(diǎn)

operator是調(diào)節(jié)基因產(chǎn)物與DNA的結(jié)合位點(diǎn)2024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析30重組測驗果蠅眼色：杏色眼wa白色wwa/wa與wY雜交，F(xiàn)2代應(yīng)有2種表型。？？擬等位基因pseudoallele緊密連鎖的功能性等位基因wa+/+w和++/waw基因型相同都為+wa+w，但兩個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。2024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析31順反位置效應(yīng)順反位置效應(yīng)cis-transpositioneffects由于排列方式不同而表型不同的現(xiàn)象順式排列：2個突變位點(diǎn)在同一染色體上反式排列：2個突變位點(diǎn)在不同染色體上2024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析32噬菌體突變型噬菌體突變類型★噬菌斑大小★清晰度★寄主范圍★條件致死突變2024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析33E.coli的T4phagerII突變型類型不同大腸桿菌菌斑平板上表型BK（

）S野生型小噬菌斑小噬菌斑小噬菌斑rI大噬菌斑大噬菌斑大噬菌斑rII大噬菌斑無（致死）小噬菌斑rIII大噬菌斑小噬菌斑小噬菌斑2024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析34Benzer重組實驗示意圖……E.coliBr47+和+r104同時感染E.coliB感染E.coliB感染E.coliK(λ)全部子代r47+,+r104,++,r47r104只有++E.coliBE.coliK(λ)雙重感染2024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析35

在E.coliK(λ)中只有++重組子才能生長,而同樣的交互重組子r47r104不能生長,無法檢出,但其重組率和++相同,估算重組頻率時需將++數(shù)乘以2。重組頻率=2*rII+噬菌斑數(shù)噬菌斑總數(shù)X100=2*E.coliK(λ)菌株的噬菌斑數(shù)E.coliB菌株上噬菌斑數(shù)X100這種方法稱為重組測驗,可確定突變子間的空間關(guān)系.根據(jù)這種方法可證明基因鄰近核苷酸位置上的突變也可能發(fā)生重組.重組測驗2024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析36phage重組測驗以遺傳圖的方式確定突變子之間的位置關(guān)系?？梢杂嬎愕淖钚≈亟M率為0.02%，即0.02個圖距單位，大約相當(dāng)于2個核苷酸對。2024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析37互補(bǔ)試驗rII區(qū)有3000多個突變型，有相同的表型，是否屬于一個基因還是幾個基因？重組測驗是以遺傳圖距的方式確定突變的空間關(guān)系；互補(bǔ)測驗則是確定突變的功能關(guān)系。

Benzer斑點(diǎn)測試法（spottest）2024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析38互補(bǔ)試驗Benzer，T4噬菌體的不同突變型。

KB2024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析39互補(bǔ)試驗互補(bǔ)complementation：反式排列時，兩個隱性突變能表現(xiàn)為野生型的能力稱為互補(bǔ)。2024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析40順反子cistron不同突變之間沒有互補(bǔ)的功能區(qū)，一個順反子就是一個功能水平上的基因。2024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析41互補(bǔ)實驗示意圖2024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析42基因內(nèi)互補(bǔ)Intrageniccomplementation兩條不同位點(diǎn)發(fā)生突變的多肽鏈，構(gòu)成雙重雜合子，有可能表現(xiàn)出恢復(fù)不同程度的酶活性部位?？梢耘c互補(bǔ)作用區(qū)分開基因間互補(bǔ)普遍存在，基因內(nèi)互補(bǔ)少見基因內(nèi)互補(bǔ)屬于錯義突變基因內(nèi)互補(bǔ)的酶活明顯低于正常水平2024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析43缺失作圖—原理點(diǎn)突變和缺失突變點(diǎn)突變是單個位點(diǎn)突變，缺失突變是多個位點(diǎn)突變點(diǎn)突變可以回復(fù)，缺失突變不能點(diǎn)突變可以與其他點(diǎn)突變發(fā)生重組，缺失突變不能與缺失區(qū)的其他點(diǎn)突變互補(bǔ)可以建立一組重疊缺失突變型，用欲測定的突變與其分別進(jìn)行重組測驗2024/9/27遺傳學(xué)第04章基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的遺傳分析44缺失作圖—原理1.將缺失型和待測突變混合與E.coli

B菌株培養(yǎng)2.取1滴加在E.coliK(λ)

菌株平板上3.有噬菌斑表明發(fā)生重組2024/9/27