基因和基因组及基因工程的概念.ppt

第一章???基因和基因组及基因工程的概念 第一节??????? 基因的概念 第二节??????? 基因组 第三节??????? 基因工程的定义和研究内容 第四节??????? 基因工程的发展史 一、基因与“遗传因子” 对遗传物质基础的认识有个发展过程，孟德尔（G.Menodel）在1857～1864年以豌豆为材料进行杂交实验的研究中, 提出“遗传因子”决定和控制着生物体的各种性状。 1909年丹麦生物学家W.Johannsen为了强调“遗传因子”与生命的关系, 他根据希腊“给予生命”之义的词“gene”（基因）创造性地用“gene”这个术语来代替“遗传因子”。基因这个词当时被用来描述遗传性状，但对基因的物质概念还未能认识，只是遗传的一个符号。 孟德尔的豌豆杂交试验遗传因子是成对的，一个来自父本，一个来自母本，形成配体时彼此分开，在性细胞中是成单的，杂交子一代各自保持独立和纯一状态，形成配子时又彼此分开，互不混杂，完整地传给后代，雌雄配子结合有等同随机结合的机会。 圆形种子＋皱形种子 杂交第一代(均为圆形) 回交 圆形豆 皱形豆 5474粒 1850粒 3 ： 1 黄色图形＋绿色皱形 二、基因与染色体 1910年～1926年, 美国的摩尔根（T.H.Morgan）选用果蝇做研究材料 ，发现了基因连锁和交换现象 ，创立了遗传的染色体理论（Chromosomol theory of inheritance） ，绘制了基因连锁 图,接受了孟德尔的遗传原理,指出遗传物质必须由某种独立的要素组成,即遗传因子或叫做基因。从而证明了基因是位于染色体上呈直线按顺序排列的遗传单位，基因是携带遗传信息的结构单位，又是控制遗传性状的功能单位 。 摩尔根果蝇杂交试验 有4对染色体，一对小粒状，2对V形，一对呈棒状XX或XY（性染色体） X1X2（红眼）+XWY（白眼） （野生型） （突变型） 杂交子一代（雌雄均为红眼） X1XW， X1Y ， X2XW，X2Y X1X1，X1Y，XWX1，XWY，X2X1，X2Y，XWX2，XWY ?为红眼雄性及白眼雄性 三、基因与蛋白质 1941年G.W.Beadle和E.L.Tatum应用X射线诱导链孢霉菌（Newospore crassa）在DNA损伤修复后, 产生了大量营养缺陷性突变体,提出了“一个基因一种酶”学说,后来又修正为“一个基因一种蛋白质”的学说, 或“一个基因一种多肽链”学说。 四、基因与DNA 1928年美国O.T.Avery首次证明了控制遗传特性的物质是DNA, 而不是蛋白质, 染色体上的基因为DNA分子。 1953年J.watson和F.Crick根据碱基配对规律和DNA分子的X射线衍射图谱等实验, 提出了DNA分子的双螺旋结构。 1958年证明了DNA半保留复制和DNA RNA 蛋白质合成的中心法则（如图）。 遗传中心法则 五、基因密码的破译 1961年F.Crick,S.Brenner, M.W.Nirenberg, H.G.Khorana等确立了每三个核苷酸可作为决定一个氨基酸的密码子。 1964年64种三联密码子全部被破译公布。 64种密码子中有61个密码子可用于编码20种氨基酸, 有3个密码子为终止信号, 只表示链的终止, 不表达任何氨基酸。其中AUG为启始密码子，并具有通用性、偏爱性和简并性。 遗传密码的兼并性 六、基因的概念 按照分子生物学理论，基因的概念应当是指编码有功能蛋白质多肽链或RNA分子所必需的全部核酸序列（即DNA序列）。根据这个概念，一个基因不仅含编码蛋白质肽链或RNA分子的核酸序列, 还包括保证转录所必需的非编码的调控序列即位于编码区上游5’端的启动子非编码序列、内含子（intron）和位于编码区下游3’端的终止子非编码序列。编码区是发挥基因功能的结构基因（或功能基因），而起调控、启动和终止作用的非编码区属于调控基因。 七、基因的新概念 1、移动基因 2、断裂基因（split gene） 3、重叠基因 4、假基因 5、重复序列及重复基因 1、移动基因 移动基因（movable gene）又叫转位因子（transposable elements）,由于它可以在染色体基因组上移动，甚至可在不同染色体间跃迁，故又称跳跃基因（jump