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文档简介

1、关于基因结构和重组第1页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四一、一基因一酶学说 1941 Beadle & Tatum 提出: “ one gene one enzyme” hypothesis第2页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四 SupplementsMutant strain Nothing Ornithine Citrulline Arginino- Arginine Growth response if nutrient is added to minimal medium succinate Wildtype Arg+ + + + + + Arg

2、-E- - + + + + Arg-F- - - + + + Arg-G- - - - + + Arg-H- - - - - + Neurospora crassa粗糙链孢霉鸟氨酸 瓜氨酸 精氨酸琥珀酸 精氨酸第3页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四乙酰鸟氨酸酶乙酰鸟氨酸鸟氨酸瓜氨酸鸟氨酸转氨甲酰基酶精氨酸琥珀酸合成酶精氨酸琥珀酸裂解酶精氨酸琥珀酸精氨酸天冬氨酸氨甲酰磷酸Neurospora crassa第4页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四乙酰醋酸尿黑酸氧化酶尿黑酸对羟甲基苯丙酮酸对羟甲基苯丙酮酸氧化酶酪氨酸苯丙氨酸转氨酶苯丙氨酸羟化酶苯丙酮酸黑色素3,

3、4二羟苯丙氨酸延胡索酰乙酰乙酸延胡酸乙酰乙酸第5页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四苯丙氨酸苯丙氨酸羟化酶转氨酶对羟甲基苯丙酮酸氧化酶acid尿黑酸氧化酶酪氨酸对羟甲基苯丙酮酸尿黑酸乙酰醋酸苯丙酮酸黑色素呆小症甲状腺酪氨酸代谢紊乱尿黑酸症第6页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四脑损害白内障黄疸肝脏肿大肾损害第7页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四半乳糖激酶1磷酸半乳糖尿苷二磷酸葡萄糖葡萄糖1磷酸尿苷转移酶尿苷二磷酸半乳糖差向异构酶 第8页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四one gene one polypeptide t

4、heory第9页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四Gene Structure gene recombinationand第10页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四cis - trans test and cistron第11页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四Aspergillus nidulans曲霉菌heterokaryon异核体diploid conidia二倍体分生孢子ad 16+ad 8ad 16+ad 8ad 16+ad 16ad 8ad 8+ad 16ad 16ad 8ad 8突变型野生型野生型突变型第12页,共48页,20

5、22年,5月20日,6点4分,星期四ad 16+ad 16+ad 8ad 8transciscis-trans effectcistron有缺陷有缺陷有缺陷正常野生型突变型第13页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四complementation test第14页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四 B K() + - + +r IIr II+T4T4突变型rII+在不同菌株上的噬菌斑(大而清晰)(小而模糊)(小而模糊)(E.coli)重组测验:r47+r104;B,总数; K(),重组子第15页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四Benzer

6、r II : r II A and rII B ( two cistrons )互补m1 m2 + +m1 + + m2 m1 m2 + +m1 + m2顺式反式顺式反式同一顺反子不同顺反子野生型突变型野生型野生型_无互补互补实验可确定有同一表型效应的两个突变型是等位的还是非等位的。第16页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四(一) 重组机制 1、交叉理论(chiasmatatype hypothesis) 1909年Janssens并提出了交叉型理论2、断裂愈合模型 1937年Darlington提出3、模板选择学说(copy choice ) Belling J.首先提出的

7、,1933年他又撤回了 这一假设。4、1948年Hershey提出模板选择学说第17页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四第18页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四断裂重接模型和模板选择复制模型的否定断裂重接模型不能解释基因转变和极化子现象模板选择复制模型存在的问题: (1) 违背了半保留复制; (2) DNA复制应在S期,重组应在M期,不应同时发生。 (3)不能解释3线和4线交换。第19页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四基因转变Gene conversionP132第20页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四单倍体菌丝 A

8、单倍体菌丝 B二倍体合子第21页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四第22页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四第23页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四第24页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四基因转变(Gene conversion):将真菌中不规则分离现象解释为减数分裂过程中同源染色体联会时,一个基因使相对位置上的基因发生相应的变化所致,因而称为基因转变。 第25页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四第26页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四第27页,共48页,2022年,5月20日,6

9、点4分,星期四Hybrid DNA model第28页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四第29页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四branch migration of Holliday structure 第30页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四EM of a Holliday Junction w/a few melted base pairs around junction第31页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四The Meselson-Radding ModelSince the Holliday model

10、proposes two simultaneous single strand nicks to start everything off, another model was proposed by Charles Radding and Matthew Meselson . In this model, only one strand invasion is required. 第32页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四第33页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四双链断裂起始重组模型(P129)在酵母系统的重组研究中,发现载体DNA双链断裂可大大提高同源重

11、组的效率。 第34页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四The recBCD Pathway of Homologous Recombination Part I: Nicking and Exchanging细菌同源重组机制第35页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四RecBCD : A complex enzymeRecBCD has:Endonuclease subunits (recBC) that cut one DNA strand close to Chi sequence.DNA helicase activity (recD subunit)

12、andDNA-dependent ATPase activityunwinds DNA to generate SS regionsActivity 2 and 3 linked 第36页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四recBCD Pathway of Homologous Recombination Part I: Nicking and ExchangingA nick is created in one strand by recBCD at a Chi sequence (GCTGGTGG), found every 5000 bp.Unwinding of DN

13、A containing Chi sequence by recBCD allows binding of SSB and recA. recA promotes strand invasion into homologous DNA, displacing one strand.The displaced strand base-pairs with the single strand left behind on the other chromosome.The displaced and now paired strand is nicked (by recBCD?) to comple

14、te strand exchange. 第37页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四recBCD Pathway of Homologous RecombinationPart II: Branch Migration and Resolution第38页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四recBCD Pathway of Homologous Rec. Part II: Branch Migration and ResolutionNicks are sealed Holliday JunctionBranch migration (ruvA + ruvB)

15、 Resolution of Holliday Junction (ruvC)第39页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四细菌同源重组的分子机制(1)RecBCD识别chi序列引发重组;(2)RecA催化单链同化;(3)Ruv系统解离Holliday连接点。第40页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四转座子1951年McClintock提出转座(Transposition)和跳跃基因(jumping gene)的概念 1967年Shapiro才在E.coli中发现了转座因子(transposable element) 第41页,共48页,2022年,5月20日,

16、6点4分,星期四McClintock第42页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四转座子一段DNA序列可以从原位上单独复制或断裂下来,环化后插入另一位点,并对其后的基因起调控作用,此过程称转座,这段序列称为跳跃基因或转座子。 第43页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四原核转座因子的类型1、插入序列(IS)(两端有略长的IR和短的DR)2、类插入序列(IS-like elements) 3、复合转座子(两端组件为IS和类IS) 4、TnA家族(两端具有IR而不是IS ) 注:IR,反向重复序列;DR,正向重复序列。第44页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四每种IS元件具有不同序列,但有共同的组织形式插入序列IS1的结构第45页,共48页,2022年,5月20日,6点4分,星期四Tn1681大肠杆菌热稳定毒素I 基因

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