现代分子生物学第三章.ppt
《现代分子生物学第三章.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《现代分子生物学第三章.ppt(75页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、Chapter 3Genome and Gene第一节第一节 基因基因一、基因概念的发展一、基因概念的发展(一)经典遗传学经典遗传学1、1865,Mendel:控制性状的因子控制性状的因子-遗传因子遗传因子2、1909,Johannsen 提出基因(提出基因(genegene)的概念,取)的概念,取代遗传因子代遗传因子3、1910,1916,Morgan:将基因定位在染色体上将基因定位在染色体上1、In 1941,Beadle and Tatum 一基因一酶学说一基因一酶学说 阐明了基因是通过对酶的控制来决定性状的阐明了基因是通过对酶的控制来决定性状的 一基因一蛋白一基因一蛋白 一基因一多肽链
2、一基因一多肽链2、In 1944,Avery DNADNA是生物遗传的物质基础是生物遗传的物质基础(二)分子遗传学对基因概念的新发展(二)分子遗传学对基因概念的新发展3、In 1961,Jacob and Monod 乳糖操纵子模型乳糖操纵子模型(1)结构基因(结构基因(structural gene)指可编码非调控指可编码非调控RNA或蛋白质的一段或蛋白质的一段DNA序列序列血红蛋白血红蛋白编码核糖体编码核糖体RNA基因基因(2)(2)调节基因调节基因(regulatory gene)指其表达产物参与调控其它基因表达的基因。指其表达产物参与调控其它基因表达的基因。lacZlacYlacAPl
3、acIPlacOlaclacImRNA小 结基因可控制生物的性状基因可控制生物的性状基因位于染色体上基因位于染色体上基因的物质基础是基因的物质基础是DNA(或(或RNA)基因是通过指导合成蛋白质或基因是通过指导合成蛋白质或RNA来来决定性状的决定性状的基因有结构基因和调节基因之分基因有结构基因和调节基因之分(三)基因概念的进一步发展(三)基因概念的进一步发展1、重叠基因重叠基因(Overlapping genes)指在同一段指在同一段DNA序列上,由于阅读框架不同序列上,由于阅读框架不同或终止早晚不同,可同时编码两个以上多肽。或终止早晚不同,可同时编码两个以上多肽。Sanger(1977)年发
4、现了年发现了174单链单链DNA病毒中有病毒中有6个基因是重叠的。个基因是重叠的。Overlapping genes in phage X174 采莲人在绿杨津,采莲人在绿杨津,在绿杨津一阙新;在绿杨津一阙新;一阙新歌声漱玉,一阙新歌声漱玉,歌声漱玉采莲人。歌声漱玉采莲人。2、断裂基因(断裂基因(Split Genes)指基因内部被一个或更多不编码顺序所隔裂指基因内部被一个或更多不编码顺序所隔裂(1 1)内含子)内含子(intron):DNA序列中不出现在成熟序列中不出现在成熟mRNA的片段;的片段;(2 2)外显子)外显子(extron):DNA序列中出现在成熟序列中出现在成熟mRNA中的片
5、段。中的片段。DiscoveryIn 1977,Roberts and Sharp 3 3、跳跃基因:、跳跃基因:Jumping Genes(Transposons)存在于染色体存在于染色体DNA上可自主转移座位的基本单上可自主转移座位的基本单位,可位,可在同一染色体内或不同染色体之间移动在同一染色体内或不同染色体之间移动Transposons in maize 40年代初,年代初,McClintock研究玉米花斑糊粉层和研究玉米花斑糊粉层和植株色素产生的遗传基础时发现转座因子植株色素产生的遗传基础时发现转座因子4 4、管家基因、管家基因(组成组成型型基因基因)Housekeeping gen
6、es:是是那那些些(理理论论上上)在在所所有细胞中有细胞中都都表达表达的基因,因的基因,因为为 其其功功能能对对任何任何细胞细胞型型都都是是必必要要的。的。(维持细胞生存不可缺少)(维持细胞生存不可缺少)5 5、奢侈基因(、奢侈基因(Luxury genes):在在特殊的特殊的细胞类细胞类型型中大量中大量表达表达并并编码特殊编码特殊功功能能 产物的基因。产物的基因。(与细胞分化有关,与组织特异性表达有关)(与细胞分化有关,与组织特异性表达有关)二、基因的定义 产生一条多肽链或功能性产生一条多肽链或功能性RNA所必须的全部核所必须的全部核苷酸序列苷酸序列1、RNA基因(基因(RNA genes)
7、编码功能性的编码功能性的RNA分子分子 RNA产物有很多参与基因表达的调控,如产物有很多参与基因表达的调控,如MicroRNA2、蛋白质编码基因(、蛋白质编码基因(protein-coding genes)(1)编码区)编码区(coding region)指在翻译时对应于多肽的氨基酸序列的一段核指在翻译时对应于多肽的氨基酸序列的一段核苷酸序列苷酸序列(2)非编码区()非编码区(Untranslated regions,UTR)能够转录但不被翻译的核苷酸序列能够转录但不被翻译的核苷酸序列 功能:功能:蛋白质合成的调控蛋白质合成的调控 5-UTR;3-UTRATG5TAA33、顺反子:、顺反子:等
8、同于基因,是编码一条完整多肽链的一段核等同于基因,是编码一条完整多肽链的一段核苷酸序列。苷酸序列。多顺反子:多顺反子:原核生物中数个结构基因常串联在一原核生物中数个结构基因常串联在一起,受同一调节区控制,转录生成的起,受同一调节区控制,转录生成的mRNA可可编码几种功能相关的蛋白质。编码几种功能相关的蛋白质。lacZlacYlacAPlacIPlacOlaclacIUAAAUGAUGUAA.53单顺反子单顺反子:一个编码基因转录只生成一个:一个编码基因转录只生成一个mRNA分子,经翻译生成一条多肽链。分子,经翻译生成一条多肽链。UAAAAAAAUG53第二节第二节 遗传信息的传递遗传信息的传递
9、一、中心法则(The central dogma)In 1958,Crick1.DNA是自身复制的模板;是自身复制的模板;2.DNA通过转录作用将遗传信息传递给中间物质通过转录作用将遗传信息传递给中间物质RNA;3.RNA通过翻译作用将遗传信息表达成蛋白质。通过翻译作用将遗传信息表达成蛋白质。中心法则揭示了遗传信息的传递方向,反映了中心法则揭示了遗传信息的传递方向,反映了DNA、RNA和蛋白质之间的相互关系。和蛋白质之间的相互关系。DNA RNA ProteinTranscription Translationreplication二、中心法则的挑战中心法则的挑战1、反转录(Reverse t
10、ranscription)In 1970,Baltimore and Temin 发现逆转录酶逆转录酶(reverse transcriptase)2、RNA 复制3、RNA 编辑(RNA editing)是指转录后的是指转录后的RNA在编码区发生碱基的加入,在编码区发生碱基的加入,丢失或转换等现象丢失或转换等现象4、表观遗传(Epigenetic Inheritance)是指在是指在DNA序列没有发生变化的情况下,基因序列没有发生变化的情况下,基因表达的可遗传的改变表达的可遗传的改变 The calico phenotype shows effects of mosaicism of X-l
11、inked traits in female mammals an epigenetic phenomenon.(1)表观遗传修饰)表观遗传修饰(Epigenetic modification)DNA甲基化;组蛋白修饰;microRNA(2)表观遗传学补充了“中心法则”忽略的两个问题:a、哪些因素决定了基因的正常转录和翻译 b、对基因组而言,不仅仅是序列包含遗传信息,而且其修饰也可以记载遗传信息。5、朊病毒朊病毒(Prion)疯牛病疯牛病,学名为牛海绵状脑病学名为牛海绵状脑病(BSE)人和动物的可转移性神经退化疾病人和动物的可转移性神经退化疾病 In 1982,Prusiner,discove
12、ring prion PrPC PrPSc三、修改后的中心法则proteinDNARNAreplicationtranscriptionReverse transcription RNA editingRNA replication translation第三节第三节 基因组(基因组(Genome)一、概述:一、概述:1、概念:、概念:是指细胞或生物体单倍体染色体上的所有遗传物质的是指细胞或生物体单倍体染色体上的所有遗传物质的总称(包括所有的遗传信息)总称(包括所有的遗传信息)(1)细菌和病毒基因组:是指染色体上所含的全部)细菌和病毒基因组:是指染色体上所含的全部DNA(2)二倍体及多倍体真核
13、生物的基因组:)二倍体及多倍体真核生物的基因组:一个物种单倍体所有染色体上的遗传物质的总称。一个物种单倍体所有染色体上的遗传物质的总称。如人类基因组:包括如人类基因组:包括24条染色体条染色体2、基因组大小(、基因组大小(Genome size)haploid genome C值值(C-value):):size of the haploid genome 一种生物单倍体基因组一种生物单倍体基因组DNA的总量的总量讨论讨论:C值大小与生物遗传复杂性是否成正相关?值大小与生物遗传复杂性是否成正相关?C值在低等真核生物中与遗传复杂性有一定的正值在低等真核生物中与遗传复杂性有一定的正相关,但在高等真
14、核生物中却并非如此,它们的相关,但在高等真核生物中却并非如此,它们的C值变化不定。值变化不定。Insects4.7 107 1.2 107 Amphibians9.5 108 1.0 1011 Flowering plants 9.5 107 1.2 1011 C值矛盾(值矛盾(C-value paradox)生物基因组的大小同生物在进化生物基因组的大小同生物在进化上所处地位的高低无关上所处地位的高低无关 3.基因密度基因密度是指每是指每Mb基因组基因组DNA上基因的平均数目。上基因的平均数目。生物体的复杂度与基因密度存在大致负相关的生物体的复杂度与基因密度存在大致负相关的关系。关系。Why?
15、二、真核生物基因组二、真核生物基因组(一)非编码(一)非编码DNA 不编码蛋白质的不编码蛋白质的DNA序列序列 (没有确定功能)(没有确定功能)如人类:如人类:30亿对核苷酸,预计亿对核苷酸,预计10万个基因,万个基因,实际为万蛋白编码基因(占整实际为万蛋白编码基因(占整 个基因组的个基因组的2%)内含子内含子 基因间隔序列(功能未知)基因间隔序列(功能未知)1、内含子、内含子物种物种基因平均基因平均长度长度平均内含子平均内含子个数个数/基因基因mRNA平均平均长度长度线虫线虫4kb343kb果蝇果蝇11kb343kb人类人类16kb672.5kb内含子的普遍性内含子的普遍性n不仅大多数蛋白质
16、编码的基因有内含子不仅大多数蛋白质编码的基因有内含子,rRNA,tRNA基因也有内含子。基因也有内含子。n大肠杆菌噬菌体大肠杆菌噬菌体T4胸腺嘧啶合成酶基因有胸腺嘧啶合成酶基因有内含子。内含子。n某些低等真核生物的线粒体和叶绿体基因某些低等真核生物的线粒体和叶绿体基因中有内含子。中有内含子。内含子的相对性内含子的相对性n内含子有时也编码蛋白内含子有时也编码蛋白n并非真核生物所有的基因都有内含子并非真核生物所有的基因都有内含子 真核生物组蛋白基因真核生物组蛋白基因,酵母的大多数基因无酵母的大多数基因无内含子内含子具有编码功能的内含子具有编码功能的内含子:如可移动内含子如可移动内含子 编码编码3种
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 现代 分子生物学 第三
限制150内