第二章基因

可以通过重组实验测定他们的距离与顺序
Recombination analysis （重组分析）
rII47 0
rII102 0
rII47 0
rII104 0
infect E. coli B infect E. coli K12
两种噬菌斑
一种WT噬菌斑
可以根据重组值计算两两之间的距离
RII 47 104 101 103 105
2.1.1 遗传因子假说
(Hypothesis of the inherited factor G. J. Mendel 1866. )
• 生物性状由遗传因子控制
• 亲代传给子代的是遗传因子(A,a….) • 遗传因子在体细胞内成双(AA, aa)
在生殖细胞内为单（A,a） • 杂合子体细胞内具有成双的遗传因子(Aa) • 等位的遗传因子分离 • 非等位遗传因子间自由组合地独立分配到配子中
➢科学（基因--酶）为技术（互补测验）的发明提供了理论依据 ➢（互补测验）技术为科学（顺反子）的发现提供了方法手段 ➢构建大量（核苷酸及表型）突变体 ➢开展大量（功能互补）实验
顺反子学说（Theory of cistron）
• Cistron 是基因的同义词
• 在一个顺反子内，有若干个突变单位, 突变子(muton) • 在一个顺反子内，有若干个交换单位, 交换子（recon） • 基因是一个具有特定功能的，完整的，不可分割的
最小的遗传功能单位 three in one one in one
• 基因内可以较低频率发生基因内的重组，交换
• pseudo alleles 是基因内的不同突变体
• mut1 X mut2
WT 是基因内发生交换的结果
• cistron 概念的提出是对经典的基因概念的动摇

基因的概念经历了—— “一个基因一个性状”——“一个基因一种蛋白质（酶）” ——“一个基因一条多肽链”——“一个基因多种多肽链” 的演化过程。
二、分子遗传学关于基因的概念 基因是具有特定遗传效应的DNA片段，它 决定细胞内RNA或蛋白质（包括酶分子）等的 合成，从而决定生物遗传性状。
具体说，基因是编码蛋白质、tRNA和rRNA的相关DNA片段， 又称结构基因。
小卫星DNA
重复次数为20-50次，长度达1－5kb。又称为可变数目 串连重复(variable number of tandem repeats,VNTR)
端粒DNA和高变小卫星DNA两种。小卫星DNA主要存在于
端粒和着丝粒区。
a.在染色体末端由6bp序列重复串联组成的10~15kbDNA
第二章 人类基因
第一节 基因的概念
一、经典遗传学关于基因的概念
基因的概念是１９０９年丹麦学者约翰逊提 出来的，用于取代孟德尔的遗传因子，但在这 一阶段基因仍是一个形象的概念，并不知道它 的物质基础是什么，而只能通过基因的遗传学 效应来感知它。到了３０年代摩尔根等人首次 将基因与染色体联系起来，认为基因在染色体 上呈直线排列。
泛分布于基因组中。

人类基因组至少有30000个不同的微卫星位 点，群体中表现出高度多态性，不同个体间 有明显差别，但在遗传上却是高度保守的， 因此可作为重要的 遗传标记，广泛用于基 因定位的连锁分析、个体识别和亲子鉴定。
亲子鉴定实例
父
9/12 15/15 14/16 6/8 10/8 21/17 23/21 11/7 11/7
•Southwestern blot：利用Southern blot与 Western blot两种方法的特点而设计，用于检测 与蛋白质结合的特异DNA序列。

4、当堂训练
1.一条染色体上有 一 个DNA分子，有 数万 对基因
2.体细胞中有 23 对染色体，生殖细胞中
有
23 条染色体。
3.在正常情况下，人的体细胞、精子和卵细胞 中染色体数目分别是（ A）
A 、 23对、23条、23条 B、 46条、46条 、23对
C 、 46对、46条、23条 D 、 23条、23对 、23条
母亲
（23 对 染色体）
卵细胞
（23 条 染色体）
子代
受精卵
（23 对 染色体）
子女
（23 对 染色体）
体细胞中的染色 体是 成对 存在的
生殖细胞中的染 色体是 单个存在的
其中一半来自父 方， 另一半来自 方。
母 生殖细胞中染色体 数目只是体细胞 的。 一半
请写出染色体变化的规律 （用n、2n表示）
一对基因控制，相对应
生物体的各种性状都是由_基__因__控制
的。性状的遗传实质上是亲代通过
_生__殖_过程把基__因__传递给了子代。在 有性生殖过程中，精__子__和_卵__细__胞__就
是基因在亲子代间传递的“桥梁”。
体细胞中染色体成_对__存在；生殖细 胞染色体成_单__存在，数量减半。
基因和染色体
1.基因是染色体上控制生物性状 的DNA片段
2.生物的体细胞内，染色体是成 对的，基因也是成对的，且位于 成对染色体的相同位置上
3.一种性状是由一对基因控制的
二、基因在亲子代间的传递规律
父 母子
46+46= 92
子媳 孙
92+92=184
… …
1883年，比利时的胚胎学家比耐登对体细胞只有 2对染色体的马蛔虫进行研究时发现，马蛔虫的精 子和卵细胞都只有2对染色体（由每一对里的一条 组成），而受精卵则又恢复到2对染色体。那么， 是不是所有进行有性生殖的生物都是这样的呢？ 1890年德国动物学家亨金，通过对多种生物的视察 研究，证实了在形成精子或卵细胞的细胞分裂过程 中，染色体都要减少一半，而且不是任意的一半， 是每对染色体中各有一条进入精子或卵细胞。这就 是以后要说的减数分裂！

哺乳动物的主要TEs－反转录病毒：哺乳动物和其他脊椎动物 的主要TEs是一组感染的反转录病毒，其插入在宿主时称原病 毒（provirus），两端正向重复可作为转录的增强子，启动子 和终止信号，内部顺序约5－10kb可编码几种蛋白包括反转录 酶和整合酶(integrase)及病毒外壳蛋白等。 反转录病毒含两个拷贝RNA分子可以是相同的或含等位基因， 感染后在宿主细胞内可以任一条RNA链为模板合成cDNA由整 合酶将其插入宿主基因组。人体内有约1－100或更多的整合的 反转录病毒拷贝，有无害的或是致病性的，如艾滋病毒HIV。 一些插入的反转录病毒可诱发癌症因其使细胞进入失去控制生 长状态，正常细胞基因由反转录转座子或其他机制转化为癌症 相关形式称为致癌基因。
可变剪接（alternative splicing）：许多基因可进行可变剪接
将不同的内含子切除，外显子和内含子均可选择地被切除或 保留而产生不同mRNA分子并具有特殊功能。
假基因(pseudogene)
假基因就是指核苷酸序列与其相应的功能基因基本相同，但却 不能合成出相应的功能蛋白的失活基因。 非加工假基因是突变（编码区及5‘区的碱基替换，缺失和重排） 产生的，5’区突变使得基因无法转录，而编码区突变可形成异常 或无功能蛋白质，其位置与正常功能基因相同。 加工的假基因与mRNA匹配而无5‘端和3’端及内含子因而通常是 不转录的，可能是mRNA由反转录酶形成互补DNA(cDNA)后插 入基因组中。 rRNA, tRNA和sn/scRNA基因假基因的重复亦出现且有时比正常 基因还多。 tRNA来源的假基因具有完好的内部启动子故可正常 转录可通过反转录后cDNA的插入而增加其数量。
剪接反应：将内含子两端糖-磷酸键断开并连接游离端产生连 续的mRNA分子，断口精确发生在内含子-外显子接口处而不 会产生移码。内含子剪切有5种U小核RNAs（U snRNAs）即 U1，U2，U4，U5，U6及其关联蛋白组成复合物剪接体 （spliceosome）的参与，snRNA-蛋白复合物与内含子结合折 叠成易于切除的构象（分支RNA结构-套索，lariat），需ATP 的参与。 低等真核及线粒体和叶绿体内前体-mRNA的剪接为RNA自我 剪接（self-splicing），其剪接的RNA前体中的内含子属II类内 含子（group II introns），其形成的套索与二级结构有关（与 snRNA和前体-mRNA内含子配对构型相似），有些象核酶自 催化的反应。