基因的精细结构演示文稿

基因的精细结构演示文稿2023/6/161当前第1页\共有49页\编于星期四\21点2023/6/162基因的精细结构当前第2页\共有49页\编于星期四\21点Section1基因概念的发展①遗传因子：孟德尔提出②基因:1906年Bateson提出Genetics1909年Johannson提出Gene1、早期的基因概念当前第3页\共有49页\编于星期四\21点①基因是位于染色体上的遗传单位

Sutton和Boveri：遗传的染色体学说摩尔根：证明基因以直线形式排列在染色体上②“三位一体”的基因概念

三位：功能单位、突变单位、交换单位

一体：基因2、经典的基因概念当前第4页\共有49页\编于星期四\21点①从分子水平探索基因的结构和功能，基因是DNA分子上具有遗传效应的片段，由一定数量和一定顺序的核苷酸组成，含有特定的遗传信息。②微生物遗传学的深入研究证明，基因并不是不可分割的最小单位。——Benzer：首先把“分子基因”的概念引入遗传学，以T4噬菌体为材料进行了研究工作，正式提出“顺反子”这个概念。3、近代基因概念当前第5页\共有49页\编于星期四\21点4、现代基因概念基因是DNA分子上带有遗传信息的特定核苷酸序列区段。基因由重组子、突变子序列构成的。重组子是DNA重组的最小可交换单位；突变子是产生突变的最小单位；重组子和突变子都是一个核苷酸对或碱基对(bp)。顺反子：Benzer将顺反测验所确定的最小遗传功能单位称为顺反子(cistron)，顺反子内发生的突变间不能互补。当前第6页\共有49页\编于星期四\21点1955年，美国的S.Benzer（本泽）用大肠杆菌T4噬菌体作为材料，研究快速溶菌（rapidlysis）突变型rⅡ的基因精细结构。Section2重组测验当前第7页\共有49页\编于星期四\21点

表4-1野生型与几种突变型的区别类型不同大肠杆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大噬菌斑无噬菌斑（致死）小噬菌斑rIII大噬菌斑小噬菌斑小噬菌斑当前第8页\共有49页\编于星期四\21点r47++r1041、Benzer的重组测验

当前第9页\共有49页\编于星期四\21点重组值＝重组噬菌斑数X100％总噬菌斑数＝0.0141％＝在K()上生长的噬菌斑总数X2X100％在B上生长的噬菌斑总数＝370X102X2X100％

525X1062、重组值的计算当前第10页\共有49页\编于星期四\21点该方法称重组测验（recombinationtest），以遗传图方式确定突变子间的空间关系。当前第11页\共有49页\编于星期四\21点该法极灵敏，理论上可测到两个rII突变间重组频率为0.002%。实际观察的最小重组频率为0.02％，即0.02个图距单位，未发现小于该数值的重组频率。当前第12页\共有49页\编于星期四\21点T4染色体:1.8X105

bp，1500

cM0.02cM相当于2bp，（0.02／1500）1.8X105=2.4bp认为基因内相邻核苷酸位置上的突变可能重组，由此可见重组子的单位可小到相当于一个核苷酸对当前第13页\共有49页\编于星期四\21点

重组测验以遗传图距确定突变的空间关系互补测验则是确定突变的功能关系。

Section3互补测验一、互补测验原理和方法当前第14页\共有49页\编于星期四\21点如T4的rII区有3000多个突变型都有相同表型：对E.coli

K寄主细胞致死，但可在B菌株细胞中增殖。是否它们都影响同一种遗传功能？即rII中这3000多个突变型是属于一个基因还是属于几个基因？为了划分这种功能单位界限，必须进行互补测验当前第15页\共有49页\编于星期四\21点用不同rll突变型成对组合，同时感染E.coliK菌株如果被双重感染的细菌能产生子代噬菌体，那么必然是一个突变型补偿了另一个突变型所不具有的功能，两个突变型称彼此互补如果双重感染的细菌不产生子代噬菌体，那么这两种突变型一定有一个相同功能受到损伤。互补测验原理当前第16页\共有49页\编于星期四\21点互补测验方法——斑点测试法当前第17页\共有49页\编于星期四\21点二、顺反子（基因）1、顺反子也就是基因的同义词。顺反子可以包含一系列突变单位──突变子。

顺式构型：是两个突变座位位于同一染色体上

反式构型：是两个突变座位位于不同的染色体上

当前第18页\共有49页\编于星期四\21点比较顺式和反式构型个体的表型,判断两突变是否发生在一个基因座位内的测验。

通过测验确定两个表型效应相似的突变位点是否位于同一个顺反子或基因内。2、顺反验验当前第19页\共有49页\编于星期四\21点当前第20页\共有49页\编于星期四\21点顺反子间互补当前第21页\共有49页\编于星期四\21点三基因内互补(p106)1基因内互补的机理当前第22页\共有49页\编于星期四\21点当前第23页\共有49页\编于星期四\21点基因间互补基因内互补发生机率普遍存在只少数能发生缺失突变能发生互补不能发生酶活性同野生型明显低于野生型（仅25%）2、基因内互补与基因间互补的区别基因间互补—顺反子间互补基因内互补—顺反子内互补，等位互补当前第24页\共有49页\编于星期四\21点AmproripUC19(3kb)MCS(Multiplecloningsites,

多克隆位点）LacpromoterlacZ’GeneXWithIPTG+x-gal,蓝白斑筛选如α互补当前第25页\共有49页\编于星期四\21点互补、回复突变和重组均可恢复野生型回复突变和重组涉及基因型的改变互补反映基因产物间的相互作用区别：当前第26页\共有49页\编于星期四\21点互补作图相互间不发生互补的突变叫－－－互补群,它们对应于同一顺反子.进行许多突变间成对互补分析，可构建互补图这个方法可以确定生化途径中包含的基因数量,但没有对基因间的物理联系加以说明当前第27页\共有49页\编于星期四\21点1，234

5123451－－＋＋＋2－－＋＋＋3＋＋－－－4＋＋－－＋5＋＋－＋－当前第28页\共有49页\编于星期四\21点果蝇突变体A、B、C、D、E、F、G都具有相同的表型——眼中缺少红色素。对它们进行互补测验结果如下：+表示互补，-表示不互补A-B-C-D-E-F-G-G-+-++++-F--++-+-E-++-+-D--++-C-++-B-+-A--这些突变在几个基因中？哪些突变在同一个基因中？当前第29页\共有49页\编于星期四\21点顺反子、突变子与重组子的概念辨析顺反子（cistron）：Benzer把在反式构型中不能互补的各个突变型在染色体上所占的一个区域称为一个顺反子。基因功能不可分割单位。顺反子可以包含一系列突变单位──突变子突变子（muton）一个顺反子内部能发生突变的最小单位。一个突变子可以小到只有一对碱基。重组子（recon）：由于基因内的各个突变子之间有一定距离，所以彼此间能发生重组，这样，基因就有了第三个内涵──“重组子”。由于基因内的各个突变子之间有一定距离，所以彼此间能发生重组，这样，基因就有了第三个内涵──“重组子”当前第30页\共有49页\编于星期四\21点RⅡ突变型点突变（pointmutation）缺失突变（deletionmutation）Section4缺失作图点突变是单个位点的突变，缺失突变是多个位点的突变点突变可以发生回复突变，缺失突变是不可逆的不同点突变之间可以发生重组，同一区段内的缺失突变不能发生重组。区别：当前第31页\共有49页\编于星期四\21点+-+-+-点突变之间可以重组缺失突变与点突变之间不能重组当前第32页\共有49页\编于星期四\21点一系列的点突变系一组重叠缺失突变系一、缺失作图的条件当前第33页\共有49页\编于星期四\21点二、缺失作图的原理

凡是能和某一缺失突变型进行重组的点突变，它的位置一定不在缺失范围内，凡是不能重组的点突变，它们的位置一定在缺失范围内。当前第34页\共有49页\编于星期四\21点将待测点突变（X）先与几个最大的缺失突变体分别杂交，从中找出最小不重组和最大可重组缺失突变；从最小不重组区（PB242）中减去与之重叠的最大重组区（A105）=点突变的位置（A5区内）。将点突变与A5区内的几个缺失突变体分别杂交，根据结果确定：点突变就在A5区内的c2区内。三、缺失作图的方法：（P107）当前第35页\共有49页\编于星期四\21点待测突变型rⅡ548

当前第36页\共有49页\编于星期四\21点这一方法也适用于其他基因定位。Benzer根据这一原理方便地把数千个独立的rII突变定位在rII遗传图上更小的区段内，这种方法称为缺失作图（deletionmapping）。比重组作图简便且精确。因为重组作图工作量大，为了确定一个新突变的位点，往往要进行大量杂交分析。当前第37页\共有49页\编于星期四\21点如果实验得到a1a1和a2a2两种表型相同的果蝇突变品系，如何判断a1和a2是同一基因的突变还是不同基因的突变?如果是同一基因突变，如何判定是同一位点的突变还是不同位点的突变。通过互补实验检测.两种突变型杂交,如果F1代全部为野生型,说明是不同基因,否则是同一基因.F1代相互交配,如果群体足够大,出现少量野生型的是同一基因不同位点,没有出现野生型的是同一位点突变当前第38页\共有49页\编于星期四\21点Section5基因的功能(p113)

------一基因一酶假说1941年G.Beadle和E.Tatum用链孢霉为材料研究基因功能，提出一基因一酶假说假设分离的5种突变体1、2、3、4和5，不能合成生长所需物质G，同时该合成途径中A、B、C、D和E都是必需的,可以用以下方法确定这些物质的合成顺序当前第39页\共有49页\编于星期四\21点由此可确定它们的合成顺序为：

E→A→C→B→D→G同时也可以确定几种突变体分别的突变位点为：

54213E→A→C→B→D→G当前第40页\共有49页\编于星期四\21点一个基因一种酶的实验依据分析得出:基因arg1arg2arg3↓↓↓

酶1酶2酶3

↓↓↓

前体物鸟aa

瓜aa

精aa添加的氨基酸菌株鸟氨酸瓜氨酸精氨酸I——生长II—生长生长III生长生长生长链孢霉精氨酸依赖型的不同菌株对添加的氨基酸的反应当前第41页\共有49页\编于星期四\21点一个基因一种酶的局限性

(1)并非所有的基因都为蛋白质编码；

(2)有的酶由多个基因编码；

(3)

有的一个基因控制多个酶；

(4)

有的RNA具有催化活性；当前第42页\共有49页\编于星期四\21点Section6基因的表达调控

----乳糖操纵子组成：

由结构基因和上游的控制区组成。当前第43页\共有49页\编于星期四\21点组成型突变体突变位