现代微生物遗传学第三单元授

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1、第三单元授课课件第五节基因结构和基因组什么是基因？这是一个贯穿整个遗传学发展过程的核心问题。可以说，一部遗传学的发展史，渗透和贯穿着人们对基因认识的不断深化过程。从而使基因概念不断得到充实和完善。1.经典遗传学（1900~1910）和孟德尔的“遗传因子”孟德尔以豌豆为材料进行杂交实验，首次提出分离定律和自由组合定律；首次提出“遗传因子”的概念，认为遗传性状由“遗传因子”决定；提出“颗粒式遗传”（一对相对性状的遗传因子在同一个体内分别存在，而不相沾染，不相混合。决定着不对应的性状的遗传因子在遗传传递上有相对独立性，可以完全拆开）。1900年，不同国家的三位学者经大量的杂交工作，分

2、别在不同的植物上同时取得了与孟德尔相同的试验结果，即孟德尔定律被“再发现”。荷兰狄夫瑞斯（deVries）用月见草为材料；德国的科伦斯（Correns,C.E）用玉米和豌豆为材料；奥地利的切尔迈克（Tschermak）用豌豆为材料；1909年，丹麦科学家约翰逊（Johannsen）创用了：基因（gene），代替孟德尔的遗传因子基因型（genotype）表型（phenotype）剑桥大学的遗传学教授贝特森(Bateson)创用遗传学（Genetics）。遗传学作为一门独立的学科正式诞生。1910年摩尔根（Morgan,T.H）及其弟子通过果蝇杂交实验创立了连锁定律，成为遗传学中的

3、第3个基本规律：提出同源染色体在减数分裂时发生交换(crossing-over)，而且位置相近的因子相互连锁。（其他两个个基本定律是什么？）2.细胞遗传学时期(1910－1940)摩尔根等还利用基因重组频率来分析不同基因之间的距离，即重组率(Recombinationfrequency)=（交换型配子数）/（总配子数）。并利用三点测交进行基因定位。证实了基因在染色体上是直线排列的，而且将位于同一条染色体上的许多基因统称为连锁群(Linkagegroup)。这一时期，摩尔根将基因的概念发展成为在染色体上占有一定空间位置的化学实体（染色体上的遗传功能单位）。首次把代表某一特定性状的

4、特定基因，与某一染色体联系起来，建立了遗传的染色体学说，为细胞遗传学奠定了重要基础。到1927年，Muller通过X-射线诱发突变，结合前期实验，认为：基因是一个化学实体，基因控制相应的性状；基因可以发生突变；基因之间可以发生交换。从而提出“三位一体”的基因概念：基因既是功能单位，又是重组单位和突变单位。3.微生物遗传学时期（1940~1960）1941Beadle和Totum提出一个基因一个酶学说沟通了生物化学中蛋白质的合成研究与遗传学中基因功能功能的研究，也为遗传密码的解码和细胞内大分子之间遗传信息传递过程的揭示奠定了基础。1944Avery确定遗传物质为DNA，证明基因是

5、“有遗传功能的DNA片段”1951McClintockB.发现跳跃基因或称转座因子1953Watson和Crick建立双螺旋模型40年代起，主要阐明基因的化学本质、基因突变机制和基因作用机制。1955Benzer提出了顺反子概念；提出了基因是可分的完整功能单位。发现一个基因内部的许多位点可以发生突变，位点之间可以发生交换。打破了基因“三位一体”概念。并提出以下术语：顺反子（Cis-trons）：是一个功能单位，含500bp~1500bp。（单顺反子和多顺反子）突变子（muton）：一个基因内部能发生突变的最小单位。一个突变子可以是一个核苷酸的变化。交换子（recon）：也称重组

6、子，发生重组时，一个基因内可交换的最小单位。一个交换子的大小可小到一个核苷酸。1957Crick提出中心法则这一时期，基因的概念发展为：“基因是负责编码特定遗传信息的功能单位，其内部是可分的，包含多个突变和重组单位。基因是可分的完整的功能单位”4.分子遗传学时期(1953~)随着重组DNA技术和DNA序列分析技术的发展，对基因的认识有了新的发展和更新。1961:Jacob和Monod建立乳糖操纵子模型阐明了原核生物基因表达的调控机制，并大大丰富了基因的概念。基因在功能上是有差异的，可分为：编码蛋白质的基因没有翻译产物的基因（即不产生蛋白质的基因）不转录的DNA区段。1962，1

7、968Arber，1978Smith发现限制性酶1964，1965：Nirenberg，Khorana破译遗传密码1972Berg建立重组技术1975Temin发现反转录酶1977Sanger&Gilbert建立测序方法；而且在测定φX174的DNA全部核苷酸序列时，发现了重叠基因。1977Sharp和Roberts发现内含子和外显子。真核细胞的核苷酸序列，中间有不转录成mRNA的间隔区，即能表达的外显子被不能表达的内含子一一隔开，故称作断裂基因。1980Shapiro发现转座子（可移动的基