第四章基因精细结构的遗传分析.docVIP

第四章 基因精细结构的遗传分析（3h） 教学目的：使学生掌握基因的本质及其基因的现代概念；明确基因的可分性和基因结构的多样性。 教学重点：基因的现代概念及基因的可分性。 教学难点：基因结构的多样性。 基因的概念 基因概念的发展 基因的类别及其相互关系 基因与DNA 重组测验 拟等位基因 噬菌体突变型 Benzer的重组测验 互补测验 互补测验原理和方法 顺反子 基因内互补 缺失作图 缺失作图原理 缺失作图方法第五节 断裂基因与重叠基因 外显子与内含子 断裂基因的意义 重叠基因的发现与重叠方式 第六节 基因的功能 一、Garrod的先天性代谢缺陷 二、一个基因一种酶假说 三、一个结构基因一条多肽链的证据 基因精细结构的遗传分析（3h） rDNA是专门转录核糖体RNA的，rRNA与相应的蛋白质结合形成核糖体，为mRNA翻译形成多肽链提供场所。TDNA专门转录tRNA。这一类基因与蛋白质合成密切相关，而且都是多拷贝，因此这类基因即使少数拷贝发生变化，一般也不会带来严重后果。 启动子（promotor）与操纵基因（operator） 启动基因是转录时RNA聚合酶结合位点。操纵基因是调节基因的产物阻遏蛋白质或激活蛋白质与DNA结合的部位，是调节蛋白的作用位点。这两种基因既不转录，也不转译，确切说，它们不能称为基因。 三、基因与DNA 第二节 基因的可分性 拟等位基因和顺反位置效应 在黑腹果蝇的研究中，已知果蝇红眼是由一个显性基因控制的，位于X染色体1.5CM的位置上，果蝇的眼睛还有许多其他的颜色，如粉红色、杏色、伊红、象牙色和白色等突变型。早期研究认为控制这些眼睛颜色性状的基因都是等位的，它们之间的关系是复等位关系。这里用“+”代表野生型红色眼基因，wa代表杏色眼基因，w代表白色眼基因，那么当杏色眼（wa /wa）与白眼（w/Y）果蝇杂交时，F1为杏色眼，如果wa与w是等位基因的话，F2应该只有两种亲本表型，但是在大量F2群体中约有1/1000野生型红眼果蝇出现，这红眼的出现显然不是突变的结果，因为突变没有如此高的频率。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相同，即位于同一基因座，但属于不同位点，因而它们之间可以发生交换。如杏色眼wa+/wa+×白眼+w/Y，F1杏色眼wa+/+w创和wa+/Y，F1雌蝇减数分裂时发生交换形成++与waw配子，而++配子与任何其他种配子结合所形成的几个体均表现为野生型红眼果蝇，因而F2群体中出现野生型个体。进一步对杏色眼wa+/+w“与野生型++/waw两种个体进行比较，它们的基因组成一样，只是排列不同，前者两个突变分别在两条染色体上，称为反式(trans)排列，后者则是两个突变同时排在一条染色体上，而另一条染色体上两个位点均正常，称为顺式(cis)排列，但反式排列表现为突变型，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称为顺反位置效应（cis-trans position effects），并将这种紧密连锁的功能性等位基因，但不是结构性的等位基因称为拟等位基因（pseudoallele）。拟等位基因的发现也证明基因的可分性。 互补测验 1、原理 互补测验是确定突变的功能关系。如rⅡ区中有3000多个突变型，它们都有相同的表型，这是由于所有的rⅡ突变都导致丧失为合成大肠杆菌K（λ）发育所需要的一种或几种蛋白质的能力，因此这些突变型对大肠杆菌K（λ）寄主细胞是致死的，但可以在大肠杆菌B菌株的细胞中增殖。这些突变型有相同的表型，是否都影响着同一种遗传功能？即rⅡ区中这3000多个突变型是属于一个基因还是属于几个基因？为了划分这种功能单位界线，必须进行互补测验，即余不同的rⅡ突变型成对组合同时去感染大肠杆菌K（λ）菌株。如果被双重感染的细菌中出生两种亲代基因型的子代噬菌体（也有少量重组型的噬菌体），那么就必然是一个突变型补偿了另一个突变型所不具有的功能，这两个突变型就称为彼此互补（complementation）。如果双重感染的细菌不出生子代噬菌体，那么这两种突变型一定有一个相同功能受到损伤。 2、方法—斑点测试法 用一种rⅡ突变型以0.1的感染比（噬菌体1/细菌10）去感染大肠杆菌K（λ）菌株。噬菌体和细菌在温热的琼脂中混合，涂布在营养平板上，琼脂凝固后，在平板上所划出的一定位置上再加一滴含有另一种rⅡ突变型的培养基，在这一滴培养基的范围内，一些细菌就会被两种噬菌体所感染。如在这范围内形成噬菌斑，就证明这两种突变型互补，相反就不能互补。在一个培养皿平板上可做6~8个斑点试验。 互补测验的结果发现，除了一些缺失突变型外，rⅡ突变型可分成rⅡA和rⅡB两个互补群。所有rⅡA突变型的突变位点都在rⅡ区的一头，是一个独立的功能单位；所有rⅡB突变型的突