文档介绍：第三章
基因与基因组
提纲
基因概念的演变
操纵子-遗传信息传递和表达的统一体
外显子和内含子-基因结构是断裂的
重叠基因
转座元件-基因并不全是固定在染色体一个位置上
基因家族
基因组与基因组研究
1. 基因概念的演变
基因的传统概念:
Bead Theory “三位一体”
基因是一个结构单位,不能由交换分开;
基因是突变单位,可以从一个等位形式变为另一形式;
基因是功能单位,能产生一种特定的表型效应;
染色体是基因的载体。
基因的现代概念:
基因是一个功能单位,基因内部可突变和重组。一个基因就是一个顺反子(可分的)。
基因是一段包含生物信息的DNA片段,能编码一个RNA或/和多肽分子。
2. 操纵子-遗传信息传递和表达的统一体
1961年法国人 (雅各布)& (莫诺)
操纵子学说
大肠杆菌的乳糖操纵子
lactose operon
1965
Nobel Prize
结构基因 Structural genes –编码某些生化途径所需的酶
β-半乳糖苷酶,半乳糖苷渗透酶,半乳糖苷转酰酶的结构基因以LacZ, Lac Y,Lac A的顺序分别排列在染色体上。三个结构基因转录成单个的多顺反子mRNA 。
调控基因 Regulator genes –编码调控结构基因表达的蛋白。
抑制子repressor gene lac I, 启动子lac P, 和操纵基因operator lac O。
无诱导物存在时,阻遏物与操纵基因结合,使得结构基因不能正常转录。
诱导物(如乳糖)存在时,与阻遏物结合,使阻遏物不能结合操纵基因,RNA聚合酶可通过启动子和操纵基因正常转录出一条多顺反子mRNA,翻译得到三种酶。
相连锁的结构基因和操纵基因共同组成乳糖操纵子(lac operon)。
结构基因lacZ,lacY,编码乳糖运输和代谢所需蛋白,结构基因lacA编码半乳糖苷转酰酶,用于半乳糖代谢。
调控元件(抑制子基因repressor gene lac I, 启动子lac P, 和操纵基因operator lacO)。Lac I基因的产物是一种抑制子(Repressor),它能结合到操纵子的特异DNA序列上,抑制结构基因转录的起始。
诱导物(Inducer)存在时,能结合到抑制子上,使抑制子失活,抑制子不能结合操纵子,启动子起始mRNA的转录。
乳糖操纵子模型—
细菌的快速应变能力
发现历史:
法国科学家Chambon:鸡的输卵管细胞和红细胞的Southern杂交试验。
1977年美国的Sharp和Roberts同时发现了内含子,提出了断裂基因的概念。
Richard J. Roberts and Phillip A. Sharp
1993 Nobel Prize
-基因结构是断裂的