(医学)遗传的分子基础

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1、遗传的分子基础一、基因的概念及其发展(一)基因概念的提出(二)基因结构与功能的探索(三)现代分子遗传学关于基因的概念(一)基因概念的提出孟德尔(Mendel)的遗传因子:一个因子决定一个性状(1865年)。约翰森(Johannsen):首先提出基因一词(1909年)。1857年,奥地利的一名神父孟德尔在他所在的修道院后院开始进行长达8年的豌豆杂交实验。1865年,孟德尔根据豌豆杂交实验的结果,发表了著名的论文《植物杂交试验》,阐述了他所发现的显性、隐性遗传现象和两个重要遗传学规律──分离规律和自由组合规律。JohannGregorMendel(1822～1884)孟德尔的遗传因子孟德尔提

2、出:●生物的遗传性状是通过“遗传因子”(hereditaryfactor)进行传递的●遗传因子是一些独立的遗传单位孟德尔把可观察的性状和控制它的内在的遗传因子区分开来遗传因子作为基因的雏形名词诞生了1900年,是遗传学史乃至生物科学史上划时代的一年,来自三个国家的三位学者独立地“重新发现”了孟德尔的遗传规律,他们是荷兰的德弗里斯(HugoDeVries,1848～1935)、德国的柯灵斯(CarlErichCorrens,1864～1933)和澳大利亚的契马克(ErichvonTschermak-Seysenegg,1871～1962)。从此,遗传学进人了孟德尔时代。“重新发现”孟德尔H

3、ugoDeVries(1848～1935)CarlErichCorrens(1864～1933)ErichvonTschermak(1871～1962)重新发现孟德尔的生物学家1909年,丹麦遗传学家约翰逊在《精密遗传学原理》一书中根据希腊语“给予生命”之义,创造“基因”(gene)一词来代替孟德尔假定的“遗传因子”。从此基因便成为遗传因子的代名词一直沿用至今。不过此时的基因仍然是一个未经证实的、仅靠逻辑推理得出的概念。WilhelmLudwigJohannsen(1857～1927)(二)基因结构和功能的探索随着遗传学、分子生物学、生物化学的发展,人们对基因本性的认识逐渐深入,基因的概

4、念和涵义也不断地发展和丰富。1、基因与染色体在孟德尔的成果获得承认后,生物界都知道是遗传因子(即基因)决定了生物的遗传。但是,基因究竟在细胞内的什么地方?摩尔根以果蝇为试验对象回答了这一问题,基因在染色体上。摩尔根和他的学生利用果蝇作了大量的研究。1926年出版《基因论》,建立了著名的基因学说。ThomasHuntMorgan(1866～1945)摩尔根在《基因论》中绘制了果蝇基因位置图,首次完成了当时最新的基因概念的描述:基因是在染色体上呈线性排列的遗传单位,它不仅是决定性状的功能单位,也是一个突变单位和交换单位。至此,人们对基因概念的理解更加具体和丰富了。摩尔根果蝇遗传实验具有划时代

5、意义◆人类第一次把基因与染色体联系起来,认为基因是一种物质,是染色体上的一个特定的区段。◆确立并发展了染色体的遗传理论。ThomanHuntMorgan(1866～1945)因发现染色体的遗传机制,创立染色体遗传理论而于1933年获诺贝尔生理学医学奖基因是何物?基因的物质结构和化学组成怎样?基因是如何决定遗传性状的?这些问题在摩尔根时代仍然是谜。2、基因与DNA摩尔根确定了染色体是基因的载体。基因研究发展到细胞学水平之后,急需解决两个基本问题:(1)基因的化学本性是什么?(2)基因是如何工作的?在研究基因的化学本质上,细胞化学起了重要作用。细胞化学研究表明,染色体的主要成分是蛋白质

6、和核酸。那么,基因究竟是蛋白质还是核酸?蛋白质作为生命物质的主要成分和生命活动的体现者,它不仅参与所有的生命过程,而且它的化学结构也有多样性和可塑性。◆所以在相当一段时间里,学术界认为基因是蛋白质,认为只有像蛋白质这样复杂的大分子才能决定细胞的特征和遗传◆认识到基因的化学本质是核酸而不是蛋白质,经历了一段漫长的历史过程。◆发现DNA的遗传功能,始于1928年格里菲斯(P．Griffith)所做的用肺炎双球菌感染小鼠的实验。1928年,英国科学家格里菲思在肺炎球菌实验中首次发现了基因是一类特殊生物分子的证据。FredericGriffith1879─1941肺炎双球菌有两种类型:S型菌体包

7、有多糖类荚膜,菌落光滑(smooth),有毒性,可以使人患肺炎或使小鼠患败血症R型不具荚膜,菌落粗糙(rough),无毒性,不致病格里菲斯用肺炎球菌做实验时发现了一个令人惊异的现象:加热杀死的能致病的S型菌＋不能致病的R型菌→混合→注射到小鼠体内→小鼠病死→从死鼠体内分离出大量的S型肺炎球菌难道S型致病菌复活了吗?这就是著名的“格里菲斯之谜”。“死菌复活”之谜●这是一个令人困惑的结果R型活菌或S型死菌分别注入小鼠体内,都不会致病,而