分子水平上的基因功能中

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1、第五章分子水平上的基因功能（中）5.5中心法则及其发展中心法则(centraldogma)阐述生物世代、个体以及从遗传物质到性状的遗传信息流向，即遗传信息在遗传物质复制、性状表现过程中的信息流向。最初由Crick提出，并经过了多次修正。中心法则的发展反转录(逆转录)：反转录酶cDNARNA的自我复制DNA指导蛋白质合成中心法则的发展中心法则的发展中心法则的发展蛋白质合成过程也就是遗传信息从DNA→mRNA→蛋白质的转录和翻译的过程，以及遗传信息从DNA→DNA的复制过程，这就是分子生物学的中心法则。5.6基因的功能（一基因一酶假说）一、Garrod的先天性代谢缺陷二十世纪初，英国

2、医生Garrod首先发现人类中几种先天性代谢缺陷疾病，如苯丙酮尿症（PKU），它有常染色体隐性基因决定。这是因为这种隐性基因不能产生苯丙氨酸羟化酶，因而不能把提内多余的苯丙氨酸转化为酪氨酸，因此血液中的苯丙氨酸积累起来，只能通过苯丙氨酸转移酶的作用，从另一代谢途径转变成有毒的苯丙酮酸，苯丙酮酸从尿液中排除，可通过尿检而确诊，所以称为苯丙酮尿症。苯丙酮酸酪氨酸3，4二羟苯丙氨酸苯丙酮酸对羟苯丙酮酸黑色素尿黑酸aa(黑尿症）已酰醋酸CO2+H2O苯丙酮尿症ppcc白化病Garrod认为这些代谢缺陷病是由于缺少某些酶。因此，他第一个提出基因和酶之间关系，认为基因是通过控制酶和其他蛋白质

3、合成来控制细胞代谢的。二、一个基因一种酶假说Beadle和Tatum于1941年提出，并因此于1958年获得诺贝尔奖。（一）生物合成过程基因：abcd↓↓↓↓酶：ABCD代谢物：1→2→3→4→5前体物色素原a色素原b红色紫色检测的物质ABCDEG突1———+—+2—+—+—+变3—————+4—+++—+体5++++—+突变型:54213↓↓↓↓↓代谢过程:E→A→C→B→D→G（二）突变型与合成缺陷（三）一个基因一种酶的实验依据精氨酸缺陷型补充培养基:鸟aa瓜aa精aa菌株I――＋精氨酸突变型菌株II－＋＋菌株III＋＋＋分析得出:基因arg1arg2arg3↓↓↓酶1酶2酶

4、3↓↓↓前体物鸟aa瓜aa精aa（四）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；三、一个结构基因一条多肽链的证据直接证据人的镰刀形细胞贫血症正常人红细胞中含血红蛋白（HbA）：圆盘状，红色，运载氧气；镰刀形细胞贫血症患者红细胞含血红蛋白（HbS）：镰刀形，溶血型贫血，不能运载氧气。正常人基因型为：HbAHbA血红蛋白为HbA异常人基因型为：HbSHbS血红蛋白为HbS杂合体基因型为：HbAHbS血红蛋白兼有HbA和HbS两种。但由于HbA可携带氧气，因而不表现临床症状。研

5、究表明：HbA有4条多肽链组成α2β2，其中两条相同的α链，每条具141个氨基酸；两条相同的β链，每条具146个氨基酸。Ingram证明HbA和HbS具有相同的α链，只是β链上第6位氨基酸不同，HbA是谷氨酸，而HbS是颉氨酸，HbA和HbS这对等位基因的差别导致了由该基因所控制的多肽链上的一个氨基酸的差别。由此可见：基因是以某种方式规定了蛋白质中氨基酸顺序的。5.7基因的精细结构－－顺反子5.7.1基因内重组的发现拟等位基因黑腹果蝇中wa代表杏色眼基因,w代表白色眼基因，且都位于X染色体上Pwawa×wY杏色白色F1wawwaY(杏色眼）F2wawawawwaYwY若wa和w为

6、等位基因，F2应该只有亲本两种表型，但在大量的F2群体中却出现了2/1000野生型红眼出现，红眼不是突变产生，因为不可能出现如此高的频率进一步研究证明：这是由于杏色眼基因和白眼基因在染色体上所占的位置（座位）相同，但属于不同的位点，因而它们之间可以发生交换。Pwa+/wa+×+w/YF1wa+/+wwa+/Y（配子）（配子）wa++wwaw++wa+YF2出现++/wa+和++/Y（红眼野生型）顺反位置效应（cis-transpositioneffect)：wa+/+w两个突变分别在两条染色体上，称为反式（trans)，waw/++两个土百年同时排在一条染色体上，而另一条染色体上

7、两个位点均正常，称为顺式（cis)。反式表现为突变型，顺式排列为野生型，这种由于排列方式不同而表型不同的现象成为顺反位置效应。拟等位基因（pseudoallele)：表型效应类似紧密连锁的功能性等位基因，但不是结构性的等位基因，其发现证明：基因是可分的。Oliver和他的学生MGreen首先想到在非常靠近lozenge位点的两侧找到一些突变位点的突变型进行实验，这些标记被称之为侧翼标记。如果交换发生在lozenge位点内，就会产生一个侧翼标记发生重组的染色体，并且在野生型基因lz