基因的概念和結(jié)構(gòu)1課件

回憶一下：

DNA的組成成分與結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)是由氨基酸通過肽鍵結(jié)合而成的多肽鏈。遺傳密碼——遺傳密碼是由三個(gè)堿基組成的，因此叫三聯(lián)體密碼。中心法則——遺傳信息從DNA轉(zhuǎn)錄到mRNA再翻譯成蛋白質(zhì)，以及遺傳信息從DNA到DNA的復(fù)制過程.3.1基因的概念及其發(fā)展經(jīng)典遺傳學(xué)對基因的概念：基因在染色體上占有一定位置，是交換的最小單位，是一個(gè)突變單位，又是一個(gè)功能單位。分子遺傳學(xué)對基因的概念：DNA是主要的遺傳物質(zhì)，基因在DNA分子上攜帶有特殊的遺傳信息。微生物遺傳分析表明，在一個(gè)基因的區(qū)域內(nèi)，可以劃分出三個(gè)單位，即突變子，重組子和順反子。

隨著基因結(jié)構(gòu)和功能的深入研究，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了重疊基因、隔裂基因、跳躍基因。完全顯性：顯性完全掩蓋隱性。不完全顯性:顯性不完全掩蓋隱性共顯性:一對等位基因的兩個(gè)成員作用相等。等位基因各自編碼蛋白質(zhì)產(chǎn)物，決定一個(gè)性狀。等位基因間存在相互作用。aa’野生型指自然界中常見的基因型和表型，其等位基因都產(chǎn)生由功能的蛋白。突變型等位基因最常見的是喪失功能型，絕大多數(shù)產(chǎn)生了改變的蛋白質(zhì)，極少數(shù)不產(chǎn)生蛋白。非等位基因：非等位基因之間也存在相互關(guān)系。相互作用實(shí)質(zhì)上是基因表達(dá)的順式調(diào)控或反式調(diào)控的結(jié)果。如互補(bǔ)基因、抑制基因等?；パa(bǔ)基因：若干個(gè)非等位基因同時(shí)存在時(shí)才使某一個(gè)性狀出現(xiàn)。抑制基因：本身沒有可觀察到的表型效應(yīng)，但可以抑制其他非等位基因的活性。上位效應(yīng)：掩蓋另一對非等位基因的顯性效應(yīng)的現(xiàn)象。復(fù)等位基因：一個(gè)群體中，一對染色體的同一基因座上有2個(gè)以上的等位基因，復(fù)等位基因的出現(xiàn)是生物多態(tài)性在遺傳上的直接證據(jù)。ABO血型人白細(xì)胞抗原（humanleukocyteantigen,HLA）血型的基因型和表型的關(guān)系:

ABO血型:

由A、B和O三種血型基因所決定，血型基因位于第9對染色體上。

父母親血型的遺傳規(guī)律組織相容性抗原按免疫性能分：1）移植抗原,負(fù)責(zé)排斥外來的組織2)參與免疫反應(yīng)過程中細(xì)胞間的信息傳遞3)補(bǔ)體蛋白，主要存在血清中人的MHC基因座又稱HLA.

HLA復(fù)合體位于6號染色體的短臂上，其分布范圍大約

3600~4000kb，含有至少10個(gè)基因位點(diǎn)；根據(jù)基因和編碼產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和功能的不同，將HLA復(fù)合體分為三個(gè)區(qū)域，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類基因區(qū)。

MHC在醫(yī)學(xué)上的意義MHC與器官移植MHC與免疫應(yīng)答MHC與疾病MHC與法醫(yī)學(xué)：用于身份鑒定。

MHC與人類學(xué)研究：人類學(xué)研究中可為探討人類的源流和遷移提供有用的資料。3.2順反子：

一個(gè)遺傳功能單位，一個(gè)順反子決定一個(gè)多肽鏈。原核生物轉(zhuǎn)錄的mRNA是一個(gè)多順反子(polycistron)真核生物mRNA是一個(gè)單順反子(cistron)Bener提出：順反子表示功能的最小單位，

并表示順反的位置效應(yīng)。本澤爾把突變子成互換子像繪制染色體圖一樣排列在基因圖譜上，這是遺傳學(xué)上一次從宏觀到微觀的飛躍

順反子互補(bǔ)試驗(yàn)a和b是兩個(gè)突變，兩個(gè)噬菌體（1和2，或3和4）雜交，反式雜合子如果是突變型，表明兩個(gè)突變不能互補(bǔ)，是發(fā)生在同一順反子中的突變——非等位突變。3.3操縱子：1961午法國遺傳學(xué)家雅各布和莫諾提出的大腸桿菌乳糖操縱子模型，豐富了基因概念的內(nèi)容。1965年喜獲諾貝爾獎(jiǎng)。

操縱子超基因假基因操縱子（operon）：原核生物中幾個(gè)功能相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因成簇串聯(lián)排列組成的一個(gè)基因表達(dá)的協(xié)同單位（DNA序列）.一個(gè)操縱子=編碼序列+啟動序列+操縱序列+(其他調(diào)節(jié)序列)乳糖操縱子(lactoseoperon)工作示意圖

1.阻遏物對色氨酸操縱子的負(fù)調(diào)控

調(diào)控基因結(jié)構(gòu)基因

催化分支酸轉(zhuǎn)變?yōu)樯彼岬拿?/p>

trpRtrp色氨酸操縱子人類的血紅蛋白基因簇最初由Jacq等人提出，具有與功能基因相似的序列，但由于有許多的突變以致失去了原由的功能，常用Ψ表示。

沒有內(nèi)含子，沒有啟動子序列，5’端有

poly(A)序列。沒有生物學(xué)功能，積累了大量的突變。假基因：人珠蛋白假基因的結(jié)構(gòu)：3.4外顯子和內(nèi)含子外顯子：編碼序列內(nèi)含子：非編碼序列

RNA剪接內(nèi)含子的類型斷裂基因斷裂基因的發(fā)現(xiàn)使SharpP.A.和RobertsR.J.獲得1993年的諾貝爾獎(jiǎng)。斷裂基因（SpliteGene）70年代由R.J.Roberts和P.A.Sharp首先報(bào)道10S珠蛋白前體RNA以及其15S珠蛋白mRNA與小鼠珠蛋白基因雜交形成R環(huán)的電鏡圖Intron，Extron卵清蛋白基因及其與mRNA或cDNA的雜交圖1978年，Gilbert提出內(nèi)含子、外顯子概念。外顯子8個(gè)內(nèi)含子7個(gè)

RNA剪接內(nèi)含子是從GT開始，到AG結(jié)束套馬索剪接第一階段是在5’剪接位置上切割，把內(nèi)含子—外顯子分開。第二階段是在3’端剪接位置上切割。釋放出“套索馬”狀的游離內(nèi)含子。最后兩個(gè)外顯子連接，“套索馬”狀的內(nèi)含子降解。套馬索剪接過程中的轉(zhuǎn)酯作用在形成“套馬索”和外顯子連接過程中，鍵是從一個(gè)位置轉(zhuǎn)移到另一個(gè)位置，這就是轉(zhuǎn)酯作用?？勺兗艚佑沙跫夀D(zhuǎn)錄物所決定，基因轉(zhuǎn)錄時(shí)可以從不同的起始點(diǎn)或不同的終止點(diǎn)結(jié)束。初級轉(zhuǎn)錄物的剪接方式不同，有的外顯子被置換、添加或缺失，產(chǎn)生不同的基因產(chǎn)物。順式和反式剪接示意圖內(nèi)含子的類型從進(jìn)化觀點(diǎn)看，外顯子的保守程度遠(yuǎn)高子內(nèi)含子，內(nèi)含于序列是多變的，這是因?yàn)閮?nèi)含子序列最終不出現(xiàn)在mRNA序列中，即使發(fā)生改變也不會影響基因的產(chǎn)物或改變基因的功能，因此可以不受到自然選擇的壓力?；虻闹丿B性使有限的DNA序列包含了更多的遺傳信息，是生物對它的遺傳物質(zhì)經(jīng)濟(jì)而合理的利用。3.5重疊基因人們一直認(rèn)為在同一段DNA序列內(nèi)不可能存在重疊讀碼結(jié)構(gòu)的。但是，

1977年，維納研究Q0病毒的基因結(jié)構(gòu)時(shí)，首先發(fā)現(xiàn)了基因的重疊現(xiàn)象。重疊基因是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的基因共有一段DNA序列。重疊基因的發(fā)現(xiàn)：1978年，Sanger

X174DNA:5386核苷酸

編碼的蛋白:2000個(gè)氨基酸;

3X2000=6000核苷酸基因重疊的方式

1）大基因內(nèi)包含小基因：如：B基因包含在A基因內(nèi)，

2）前后兩基因首尾重疊：

例1：如：基因D終止

X174DNA序列：5`—T—A—A—T—G—3`重疊一個(gè)堿基基因J起始例2：如：基因A終止

X174DNA序列5`——A—T—G—A—3`重疊4個(gè)堿基基因C起始1998年12月公布了秀麗新小桿線蟲的基因序列。每個(gè)基因平均含有5個(gè)內(nèi)含子。秀麗隱桿線蟲（Ｃ．ｅｌｅｇａｎｓ）只有１ｍｍ長基因組含有１.９５萬個(gè)左右的基因。3.6轉(zhuǎn)座元件有的基因不是固定在染色體的一個(gè)位置上，是可以移動的，稱為可動基因或轉(zhuǎn)座元件。轉(zhuǎn)座：指能將自身插入基因組中一個(gè)在序列上無關(guān)的新位點(diǎn)的DNA序列易位：Ac—Ds系統(tǒng)插入序列轉(zhuǎn)座子P因子和FB因子反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子20世紀(jì)40年代美國遺傳學(xué)家麥克林托克（1902-1992）在研究玉米籽粒顏色的高頻變異時(shí)，就已注意到了基因可以移動的現(xiàn)象。她在研究過程中發(fā)現(xiàn)，玉米籽粒的顏色很不穩(wěn)定，有時(shí)籽粒上會出現(xiàn)一些斑斑點(diǎn)點(diǎn)。這位“玉米夫人”榮獲了1983年度諾貝爾獎(jiǎng)。

Ac—Ds系統(tǒng)這就是在同一個(gè)籽粒上有時(shí)會出現(xiàn)斑斑點(diǎn)點(diǎn)，或者是無色背景上嵌有色素點(diǎn)，或者是有色背景上呈現(xiàn)出無色區(qū)域，這是怎么回事呢？插入序列插入序列的生物學(xué)功能1在mRNA加工中改變拼接方式或途徑可以增加基因片斷的利用，使DNA信息儲藏量增加。2內(nèi)含子的存在可能有利于進(jìn)化過程。3控制RNA拼接系統(tǒng)可以調(diào)控基因的表達(dá)。4內(nèi)含子的相對性。二.癌基因(oncogene)和抑癌基因癌基因病毒癌基因(v-onc)細(xì)胞癌基因（原癌基因）(c-onc)DNA腫瘤病毒的轉(zhuǎn)化基因RNA病毒的癌基因（