基因概念的发展.pptx
第八章第八章第八章第八章 基因概念的发展基因概念的发展基因概念的发展基因概念的发展n一、基因和一、基因和DNAn1、测序：测序：n（1）、化学降解法）、化学降解法n美国美国A.Maxam 和和W.Gilbert发明发明标记标记32P-TCAG32P-TCAGCCCCATG32P-TCAGCCCCATGG32P-TCAGCCCCATGGTTAAGT处断裂处断裂 TCAGCCCCATGGTTAAGA-单链单链DNA 32P-TCAGCCCCATGGTTAAGA32P-T32P-TCAGCCCCAT32P-TCAGCCCCATGGT32P-TCAGCCCCATGGTT32P-TC32P-TCAGC32P-TCAGCC32P-TCAGCCC32P-TCAGCCCC32P-TCAGCCCC32P-TCA32P-TCAGCCCCA32P-TCAGCCCCATGGTTA32P-TCAGCCCCATGGTTAA32P-TCAGCCCCATGGTTAAGAA处断裂处断裂C处断裂处断裂G处断裂处断裂 T C A G电泳电泳 放射自显影放射自显影（2）双脱氧终止法（链终止法）双脱氧终止法（链终止法）（英）（英）F.Sanger 和和A.X.Coulson发明发明CCCHCHO四种碱基四种碱基H HH H-O-P-O-P-O-P-O-CH2O-O-O-OOO 双脱氧核苷酸双脱氧核苷酸DNA sequencing using the chain termination method.DNA sequencing gel showing the separation of fragments in the four sequencing reactions(one per lane).In DNA sequencing using dideoxynucleotides labeled with fluorescent dyes,all four ddNTPs are added to the same tube,and during primer extension,all combinations of chains are produced.2、隔裂基因和重叠基因、隔裂基因和重叠基因 (1)、隔裂基因、隔裂基因（split gene）内含子内含子(intron)外显子外显子(exon)(2)重叠基因重叠基因（overlapping genes）1977,Sanger:X174测序测序ABCABCABCABCABCABCABC.基因基本特性：基因基本特性：自体催化自体催化异体催化异体催化 突变突变通读框（通读框（open reading frame）二、生化突变型与一基因一酶学说二、生化突变型与一基因一酶学说 1941 ，Beadle&Tatum 提出：提出：“one gene one enzyme”hypothesis N-N-乙酰乙酰 鸟氨酸鸟氨酸 瓜氨酸瓜氨酸 精氨精氨 精氨酸精氨酸 鸟氨酸鸟氨酸 琥珀酸琥珀酸 氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸 天冬氨酸天冬氨酸 图：精氨酸生物合成途径图：精氨酸生物合成途径 乙酰鸟乙酰鸟 鸟氨酸精鸟氨酸精 精氨琥珀精氨琥珀 精氨琥珀精氨琥珀 氨酸酶氨酸酶 氨甲酰酶氨甲酰酶 酸合成酶酸合成酶 酸裂解酶酸裂解酶Beadle and Tatum:一个基因一个基因-一种酶一种酶 One Gene-One EnzymeX raysMMCMMMVitaminsAmino acids Purines and pyrimidines X射线诱导处理红色面射线诱导处理红色面包霉，筛选出被诱导的突包霉，筛选出被诱导的突变体来进行实验。根据遗变体来进行实验。根据遗传分析和大量研究，他们传分析和大量研究，他们认为基因发生突变，就可认为基因发生突变，就可能导致酶活性的丧失。能导致酶活性的丧失。红色链孢霉实验红色链孢霉实验 (1)突变品系突变品系 基本基本 基本培养基加基本培养基加 培养基培养基 鸟氨酸鸟氨酸 瓜氨酸瓜氨酸 精氨酸精氨酸 arg cit orn 鸟氨酸鸟氨酸(Ornithine),瓜氨酸瓜氨酸(Citrulline)精氨酸精氨酸(Arginine)红色链孢霉实验红色链孢霉实验 (2)突变品系突变品系 基本基本 基本培养基加基本培养基加 培养基培养基 A C O arg cit orn A,C,O 分别为分别为arg,cit 和和 orn突变品突变品系的细胞提取物系的细胞提取物三、人类酶缺陷的遗传基础人类酶缺陷的遗传基础.半乳糖血症半乳糖血症（Galactosemia）.白化病白化病（albinism）酪氨酸酶酪氨酸酶 酪氨酸酶酪氨酸酶 酪氨酸酪氨酸 多巴多巴 多巴醌多巴醌 多巴色素多巴色素 5,6 二羟吲哚二羟吲哚 +蛋白质蛋白质 吲哚吲哚 5,6 醌醌 黑色素黑色素 黑素蛋白黑素蛋白.苯丙酮尿症苯丙酮尿症（phenylketonuria,PKU）蛋白质蛋白质 苯丙氨酸羟化酶苯丙氨酸羟化酶 苯丙氨酸苯丙氨酸 酪氨酸酪氨酸 苯丙酮酸苯丙酮酸 .莱一尼二氏症（莱一尼二氏症（Lesch-Nyhan syndrome）(自毁容貌综合征自毁容貌综合征)鸟苷酸鸟苷酸 次黄苷酸次黄苷酸 HGPRT 鸟苷鸟苷 次黄苷次黄苷 鸟嘌呤鸟嘌呤 次黄嘌呤次黄嘌呤 HGPRT：次黄嘌呤鸟：次黄嘌呤鸟 黄嘌呤黄嘌呤 嘌呤嘌呤 磷酸核苷转移酶磷酸核苷转移酶 尿酸尿酸、基因是结构单位，不能由交换分开。、基因是结构单位，不能由交换分开。总结：总结：总结：总结：、基因是突变单位，在基因内部无可以、基因是突变单位，在基因内部无可以改变的更小单位。改变的更小单位。、基因是作用单位，能产生特定的表、基因是作用单位，能产生特定的表型效应，基因的部分如果有也不起作用。型效应，基因的部分如果有也不起作用。、染色体是基因的载体。、染色体是基因的载体。念珠理论念珠理论经典遗传学的基因论经典遗传学的基因论 基因是一种化学实体，以念珠状直线排列在染色基因是一种化学实体，以念珠状直线排列在染色体上，随染色体复制，在有丝分裂和减数分裂中有规体上，随染色体复制，在有丝分裂和减数分裂中有规律地进行分配，并具有相对稳定性。律地进行分配，并具有相对稳定性。1.染色体是染色体是基因的载体基因的载体或转运者，允许基因有序分离与组合；或转运者，允许基因有序分离与组合；2.基因是最小基因是最小重组单位重组单位，不可分，交换只能发生在基因间；，不可分，交换只能发生在基因间；3.基因是最小基因是最小突变单位突变单位，以一个整体进行突变，内部不再有可变，以一个整体进行突变，内部不再有可变 化的更小组分；化的更小组分；4.基因是一个基因是一个功能单位功能单位。它控制有机体某个或一些性状。它控制有机体某个或一些性状。可将重组单位和突变单位合称为结构单位，因而基因既是一可将重组单位和突变单位合称为结构单位，因而基因既是一 个个结构单位结构单位，又是一个，又是一个功能单位功能单位。四、基因的精细结构四、基因的精细结构萌发萌发有丝分裂有丝分裂、顺反子材料：曲霉菌（、顺反子材料：曲霉菌（spergillus nidulans）(1)生活史：生活史：菌丝（）菌丝（）菌丝（）菌丝（）分生孢子（）分生孢子（）分生孢子（）分生孢子（）菌丝菌丝菌丝菌丝融合（异核体）融合（异核体）二倍体核（）二倍体核（）菌丝（菌丝（）分生孢子（分生孢子（）菌丝菌丝（）突变型：腺嘌呤缺陷型（）突变型：腺嘌呤缺陷型ad16ad8实验结果：实验结果：两个缺陷型的杂合体仍然是缺陷型。两个缺陷型的杂合体仍然是缺陷型。说明什么？说明什么？后代中大约出现后代中大约出现0.14%的野生型。的野生型。又说明什么？又说明什么？体细胞交换：体细胞交换：体细胞联会体细胞联会n通常情况下，有丝分裂过通常情况下，有丝分裂过程中各条染色体在细胞内程中各条染色体在细胞内随机分布随机分布，同源染色体间，同源染色体间在空间分布上互不影响。在空间分布上互不影响。n但是在一些动植物的体细但是在一些动植物的体细胞有丝分裂中观察到一些胞有丝分裂中观察到一些非随机分布现象，其非随机分布现象，其同源同源染色体在空间分布上有相染色体在空间分布上有相互靠近的倾向互靠近的倾向，甚至，会，甚至，会出现出现同源染色体紧密、平同源染色体紧密、平行配对的现象行配对的现象。ad16+ad8+ad16+ad16ad8+ad8abcdad16+ad16ad8 +ad8 ad16+ad8 +ad16ad8(1)突变型突变型：ac组合组合（2）野生型：）野生型：bd组合组合（3）突变型：）突变型：ad组合组合（4）野生型：）野生型：bc组合组合ad16ad8 +ad16+ad8顺式：顺式：反式：反式：有缺陷有缺陷正常正常有缺陷有缺陷有缺陷有缺陷野生型野生型 突变型突变型顺反子：顺反子：顺反位置效应：顺反位置效应：2、互补实验、互补实验 材料：材料：T4噬菌体噬菌体 野生型野生型r+BK（）BK（）快速溶菌型快速溶菌型rBenzer 顺反子概念和基因内重组顺反子概念和基因内重组 Discovery of Recombination Within the Gene m 1rIIA Chromosome carring mutation 1m 2rIIA Chromosome carring mutation 2Recombination within the geneChromosome carring mutation 1 and 2Wild type BenzerBenzer将将两个两个rIIArIIA突突变型对变型对B B株进株进行混合感染，行混合感染，再让释放的再让释放的子代噬菌体子代噬菌体感染感染K K株。株。出现了野出现了野生型噬菌体生型噬菌体。r 47 r47 r47 +r104 精细作图精细作图 r47 +r106 r47 +r102 B菌株 K菌株 22重组型噬菌体数重组型噬菌体数 总噬菌体数总噬菌体数 2K 2K菌苔上的噬菌斑数菌苔上的噬菌斑数 B B菌苔上的噬菌斑数菌苔上的噬菌斑数Rf=100%Rf=100%r106 r51 +r106 +r51n 顺反测验顺反测验 r47 106 +r47 +r106 K菌株 B菌株 顺式测验顺式测验 反式测验反式测验 突变位点突变位点在同一顺在同一顺反子内反子内 A B +A B 突变位点突变位点在不同的在不同的顺反子内顺反子内 +A B +A B 图图 顺反测验结果的图解。当顺式有功能，而反式没有功能时，突变顺反测验结果的图解。当顺式有功能，而反式没有功能时，突变 位点位点突变位点在同一顺反子内；突变位点在同一顺反子内；当顺式有功能，而反式也有功能时，突变当顺式有功能，而反式也有功能时，突变 位点位点突变位点在不同顺反子内。突变位点在不同顺反子内。Cis/Trans Complementation TestCis/Trans Complementation Test3、果蝇中的顺反实验、果蝇中的顺反实验 Cis/Trans Complementation Test五、近代基因概念的发展五、近代基因概念的发展
