《功能基因组研究》PPT课件

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1、基因克隆(GENECLONING)ZHANGZHAO-SONG(张兆松)DepartmentofPathogenicBiologyNanjingMedicalUniversityTel:025-86862774,86862909E-mail:mipa@njmu.edu.cn基因,在希腊语中是“给予生命”之意，1909年，丹麦生物学家W.Johannsen首先使用名词“基因”代替“遗传因子”这个术语。随着遗传学、分子生物学、生物化学领域的发展，人们对基因本性的认识逐渐深入，基因的概念和涵义也不断地发展和

2、丰富。基因1926年，Morgan发表了“基因论”，指出基因是在特定的染色体上，而且是呈直线排列在染色体上的遗传颗粒，位于同源染色体的同一位置上的相对基因叫做等位基因。基因是世代相传的，基因决定遗传性状的表达。基因概念生物学概念1941年，Beade和Tatum用X射线照射链孢霉菌使其产生不同的突变株，他们发现突变可致催化代谢的酶发生变化，因而提出了“一个基因一个酶”的假说。基因中的突变可导致它所负责的酶活性的改变。。基因概念生物学概念直到1957年，科学家找到了证明该假说的证据。Ingram通

3、过实验证明，镰状细胞贫血（sicklecellanemia）的病因是编码血红蛋白的基因发生了突变，从而改变了血红蛋白的氨基酸组成。基因概念生物学概念基因的生物学概念阐述了基因的功能，如基因是可遗传的、基因型决定表型、基因呈直线排列在染色体上、基因在世代相传的行为和功能表达上具有相对的独立性等，但尚未阐明基因究竟是什么？它的物质基础是什么？基因概念现代概念随着科学的进步，今天已清楚地知道，基因（gene）是DNA分子中含有特定遗传信息的一段核苷酸序列，是遗传物质的基本单位。DNA是遗传的物质基础，基因位

4、于染色体上,实际上是位于染色体的DNA上。基因是DNA大分子的一个个片段，有复制、转录等主要的生物学功能，是生物遗传繁殖的物质基础。基因概念现代概念生物体的表型是通过产生许多特殊的蛋白质来实现的，而蛋白质由一系列的氨基酸组成，蛋白质的结构和活性由其氨基酸的排列顺序来决定。而DNA的核苷酸序列能决定组成它所对应蛋白质的氨基酸序列。这种关系叫做遗传密码。基因概念现代概念遗传密码是以三个核苷酸为一组翻译的，每个三核苷酸叫做一个密码子（codon），编码一个氨基酸。一个基因包括一系列从固定的起始位点读起并在固

5、定的位点终止的密码子。通常按5’→3’方向书写，对应其蛋白质产物的N末端到C末端。在任何确定的区域，DNA只有其中的一条链编码蛋白质。基因概念现代概念随着分子生物学研究的进展，基因不是用一段DNA就可以概括的。在原核生物中，常见几个结构基因组成一个操纵子，发生在结构基因区域的突变可把它们区别开来。但当突变发生在操纵子的启动子区域或调控区，则操纵子所控制的所有结构基因都会受到影响。基因概念现代概念在真核细胞中，首先转录出的核不均一RNA（heterogeneousnuclearRNA,hnRNA）有不同

6、的内含子剪接位点，可通过不同的剪接修饰，产生两种以上的不同的mRNA，进而编码不同的蛋白质。由于分子生物学技术的发展，如DNA分子克隆、核苷酸序列测定、核酸分子杂交等实验手段的不断出现，可从分子水平上研究基因的结构和功能，丰富并深化了对基因本质的认识。基因概念现代概念还有一大类RNA基因，如rRNA、tRNA、snRNA(smallnuclearRNA)基因等，它们只转录生成RNA，并不翻译蛋白质，就无法从遗传性状来分析它们了。因此，现代分子生物学的基因概念应该是：合成有功能的蛋白质或RNA所必需的全

7、部DNA序列（除部分病毒RNA），即一个基因不仅包括编码蛋白质或RNA的核苷酸序列，还包括为保证转录所必需的调控序列。基因概念现代概念从分子水平来说，基因有三个基本特性。基因的一般特点基因可自体复制1953年Watson-Crick提出了DNA双螺旋结构模型。说明了半保留复制机制，两股DNA彼此分开，以每一股为模板，按碱基配对的规则，各自配上一股新的DNA，复制便告完成。基因的一般特点基因决定性状生物体的表（现）型（phenotype）是指有机体可见的或可计算的外在性质，而基因型（genotype）是

8、指控制这些表型的遗传因子。生物体的表型是通过产生许多特殊的蛋白质来实现的，而DNA的核苷酸序列能决定组成它所对应蛋白质的氨基酸序列。这种关系叫做遗传密码。基因的一般特点基因突变基因通常是一个稳定的遗传单位，但它也可能发生可遗传的变异，这种变异叫基因突变（mutation）。突变以后的基因以新的形式稳定遗传。携带突变基因的生物体叫突变体（mutant），携带正常基因的生物体叫野生型（wildtype)。基因的一般特点（1）原核生物:一般只有一个染色体，即核