《生物基因的精细结构》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生物基因的精细结构（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 Genomics, 2012-2013, NWU *1 Chapter 7 Chapter 7 基因的精细结构基因的精细结构 Section 1 基因概念的发展 Section 2 重组测验 Section 3 互补测验 Section 4 缺失作图 Section 5 基因的功能 Genetics, 2012-2013, NWU *2 Section 1 Section 1 基因概念的发展基因概念的发展 遗传因子：孟德尔提出 基因: 1906年 Bateson 提出Genetics 1909年 Johannson 提出Gene 1 1、早期的基因概念、早期的基因概念 Genetics, 2
2、012-2013, NWU *3 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 “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 2、经典的基因概念、经典的基因概念 Genetics, 2012-2013, NWU *4 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。 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
3、式提出“ 顺反子”这个概念 。 3 3、近代基因概念、近代基因概念 Genetics, 2012-2013, NWU *5 4 4、现代基因概念、现代基因概念 r 基因是DNA分子上带有遗传信息的特定核苷酸序列区段。 r 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)。 r 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。 Genetics, 2012-2013, NWU *6 1955年，美国的S.Benzer
4、（本泽）用大肠杆 菌T4噬菌体作为材料，研究快速溶菌（rapid lysis ）突变型r的基因精细结构。 Section 2 Section 2 重组测验重组测验 Genetics, 2012-2013, NWU *7 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 B K() 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 Genetics, 2012-2013, NWU *8 r47 + + r104 1 1、BenzerBenzer的重组测验
5、的重组测验 Genetics, 2012-2013, NWU *9 重组值 重组噬菌斑数 X 100 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 370X102 X2 X100 525X106 2 2、重组值的计算、重组值的计算 Genetics, 2012-2013, NWU *10 l 该方法称重组测验（recombination test），以遗 传图方式确定突变子间的空间关系。 Genetics, 2012-2013, NWU *11 l 该法极灵敏，理论上可 测到两个 rII突变间重 组频率为 0.002%。 l 实际观察的最小重组频 率
6、为 0.02，即 0.02个图距单位，未 发现小于该数值的重组 频率。 Genetics, 2012-2013, NWU *12 l T4染色体: 1.8 X 105 bp，1500 cM l 0.02cM相当于 2bp， l （0.021500） 1.8 X 105=2.4 bp l 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 Genetics, 2012-2013, NWU *13 u 重组测验以遗传图距确定突变的空间关系 u 互补测验则是确定突变的功能关系。 Section 3 Section 3 互补测验互补测验 一、互补测验原理和方法一、
7、互补测验原理和方法 Genetics, 2012-2013, NWU *14 l 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。 l 是否它们都影响同一种遗传功能？即rII中这3 000 多个突变型是属于一个基因还是属于几个基因？ l 为了划分这种功能单位界限，必须进行互补测验 Genetics, 2012-2013, NWU *15 l 用不同rll突变型成对组合，同时感染E.coli K菌株 l 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 l 如果双重感染
8、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。 互补测验原理互补测验原理 Genetics, 2012-2013, NWU *16 互补测验方法互补测验方法斑点测试法斑点测试法 Genetics, 2012-2013, NWU *17 二、二、 顺反子（基因）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 Genetics, 2012-2013, NWU *18 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
9、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 2、顺反验验、顺反验验 Genetics, 2012-2013, NWU *19 Genetics, 2012-2013, NWU *20 顺反子间互补顺反子间互补 Genetics, 2012-2013, NWU *21 三三 基因内互补基因内互补(p106)(p106) 1 1 基因内互补的机理基因内互补的机理 Genetics, 2012-2013, NWU *22 Genetics, 2012-2013, NWU *23 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
10、于野生型（仅25%） 2 2、基因内互补与基因间互补的区别、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 Genetics, 2012-2013, NWU *24 Ampr ori pUC19 (3 kb) MCS (Multiple cloning sites, 多克隆位点） Lac promoter lacZ Gene X With IPTG+x-gal, 蓝白斑筛选 如如 互补互补 Genetics, 2012-2013, NWU *25 互补、回复突变和重组 1. 均可恢复野生型 2. 回复突变和重组涉及基因型的改变 3. 互补反映基因产物间的
11、相互作用 区别：区别： Genetics, 2012-2013, NWU *26 互补作图互补作图 l 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. l 进行许多突变间成对互补分析，可构建互补图 l 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 Genetics, 2012-2013, NWU *27 1，23 4 5 12345 1 2 3 4 5 Genetics, 2012-2013, NWU *28 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 -
12、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？ Genetics, 2012-2013, NWU *29 顺反子、突变子与重组子的概念辨析顺反子、突变子与重组子的概念辨析 1. 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
13、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” Genetics, 2012-2013, NWU *30 R突变型 点突变（point mutation） 缺失突变（deletion mutation） Section 4 Section 4 缺失作图缺失作图 1. 点突变是单个位点的突变，缺失突变是多个位点的突变 2. 点突变可以发生回复突变，缺失突变是不可逆的 3. 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：区别： Genetic
14、s, 2012-2013, NWU *31 + - +- + - 点突变之间可以重组 缺失突变与点突变之间不能重组 Genetics, 2012-2013, NWU *32 一系列的点突变系 一组重叠缺失突变系 一、缺失作图的条件一、缺失作图的条件 Genetics, 2012-2013, NWU *33 二、缺失作图的原理二、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。 Genetics, 2012-2013, NWU *34 1.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
15、出最小不重组和最大可重组缺失突变； 2.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）。 3.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：（三、缺失作图的方法：（P107P107） Genetics, 2012-2013, NWU *35 待测突变型r548 Genetics, 2012-2013, NWU *36 l 这一方法也适用于其他基因定位。 l 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（ deletion mapping） 。 l 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。 Ge
