现代遗传学6基因的概念和结构
遗传的分子基础ppt课件
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从1857年孟德尔进 行豌豆杂交实验算 起,经过无数科学 家近百年的探索, 蒙在生命遗传奥秘 上的面纱正在一层 层地剥去。
科学探索的道路 是螺旋式的,科学 家们在阶梯上不断 攀登,一个新的螺 旋展现在他们的眼 前,而这将引起一 场生命科学的革命。
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• 最初由孟德尔提出的遗传因子的概念, 通过摩尔根、艾弗里、赫尔希和沃森、 克里克等几代科学家的研究,已经使生 物遗传机制建立在遗传物质DNA的基础 之上。
• 结果: (1)可以破坏、消化蛋白质的胰蛋白酶和糜蛋白酶不影
响转化活性; (2)分解、消化RNA(而不是消化分解DNA)的RNA酶对
转化活性无影响; (3)在加入分解、消化DNA的DNA酶后,转化活性丧失。
这些实验进一步证明了DNA作为遗传信息载体的功能。
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• 发现遗传物质的化学本质是DNA,这是基 因研究上一个重要的里程碑。但在当时, 这项重要的发现并未引起足够的重视。 艾弗里虽曾被提名为诺贝尔奖的候选人, 但当时评奖委员会认为“最好等到DNA的 转化机理更多地为人们所了解的时候再 说”。可是,当争议平息、诺贝尔奖评 选委员会准备授奖之时,他已经去世了。
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噬菌体感染实验
• 35S标记蛋白质外壳的噬菌体感染细菌 细菌无放射性
• 32P标记DNA内芯的噬菌体感染细菌细 菌有放射性
• 这一结果确凿无疑地证明,进入寄主细胞内 的是噬菌体DNA,而不是蛋白质外壳。噬菌 体的DNA不但包括噬菌体自我复制的信息, 而且包括合成噬菌体蛋白质所需要的全部信 息。
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富兰克林拍摄的DNA晶体的X射线衍射照片,
这张照片正是发现DNA结构的关键
基因的结构和功能
基因歧视:基于基因信息的歧视行为,如就业、保险等方面
隐私保护:保护个人基因信息的隐私权,防止信息泄露和滥用
法律法规:各国对基因歧视和隐私保护的相关法律法规 社会影响:基因歧视和隐私保护对个人和社会的影响,如心理健康、社会公 平等
生物安全:基因技术 的滥用可能导致生物 安全问题,如基因污 染、生物恐怖主义等
相同基因的过程
基因克隆的应用:生产 转基因生物、治疗遗传
疾病等
DNA重组:通过切 割和拼接DNA片段, 改变生物的遗传特性
DNA重组的应用:生 产疫苗、开发新药等
基因编辑技术的原理:利用核酸 酶对基因进行精确切割和修改
基因编辑技术的应用:疾病治疗、 农业生产、环境保护等
基因编辑技术的优点:高效、精 确、成本低
翻译: mRNA中的 基因信息被 翻译成蛋白
质
起始密码子: 表示翻译开 始的信号
终止密码子: 表示翻译结 束的信号
tRNA:携带 氨基酸参与
翻译过程
核糖体:蛋 白质合成的
场所
转录因子:调控 基因转录的蛋白 质
转录起始位点的 选择:决定基因 转录的起始位置
转录后修饰:影 响基因转录的准 确性和效率
翻译后修饰:影 响蛋白质的活性 和功能
生物技术产业:包括基因工 程、细胞工程、酶工程、发 酵工程等,广泛应用于医药、 食品、环保等领域
生物制药:利用基因工程技术 生产药物,如抗生素、疫苗等
生物技术公司的发展:如 Amgen、Genentech等公司
的成功案例
生物技术产业的未来趋势:个 性化医疗、精准医疗、基因治
疗等
目的:测定人类基因组的DNA序列 启动时间:1990年 完成时间:2003年 意义:为个性化医疗提供基础数据,促进医学研究和疾病治疗
遗传学课件全部完整版
多因子复杂性状受多个基因控制,每个基因作用较小,且易受环境 影响;而单基因性状通常受单一基因控制,遗传效应显著。
研究意义
揭示多因子复杂性状的遗传机制,为疾病预测、诊断和治疗提供理论 依据。
数量性状遗传学原理
数量性状定义
01
表现为连续变异的性状,如身高、体重等。
遗传基础
02
数量性状受多对基因控制,每对基因作用微小,呈累加效应。
克隆技术介绍
简要介绍动物克隆技术的原理、方法和应用实例。
伦理道德问题
探讨动物克隆技术所涉及的伦理道德问题,如生命尊严、生物多样 性、人类安全等。
社会影响与监管
分析动物克隆技术对社会的影响以及政府对相关技术的监管措施。
未来发展趋势预测
精准医学
随着遗传学研究的深入,精准医学将成为 未来发展的重要方向,实现个体化诊断和
RNA翻译的过程
RNA翻译是以mRNA为模板合成蛋白质的过程。在翻译过程中,核糖体识别 mRNA上的遗传密码,并根据密码子的顺序合成相应的氨基酸序列,从而合成蛋 白质。
基因突变与修复机制
基因突变的类型
基因突变包括点突变、插入突变、缺失突变等类型。这些突变可能导致遗传信息的改变,从而影响生 物体的性状和表型。
包括点突变、插入突变、缺失突变等。
对生物表型的影响
可能导致生物体形态、生理、生化等方面的 异常表现。
对蛋白质结构和功能的影响
可能导致蛋白质结构异常、功能丧失或获得 新的功能。
对生物进化的意义
是生物进化的原材料,为自然选择提供多样 性。
基因重组与染色体变异
基因重组类型
包括同源重组、非同源重组等 。
染色体变异类型
DNA复制的特点
基因的概念及发展
果蝇眼面大小遗传的剂量效应和位置效应
779
358
68
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Illustration of the different sizes of compound eyes of the female Drosophila melanogaster as caused by the varying numbers of facets. The size of the eye is influenced by the position effect 果蝇的X染色体上16A区段
杂种内的镶嵌特征是亲本胚芽混合所致。
他认为在生活周期的任何阶段细胞都可放出胚芽, 胚芽随血液循环到达生殖细胞,并传递给后代。
4.种质论(Theory of germplasm, Weismann,1885)
多细胞生物的细胞可分为“体质”和“种质” 后天获得性只能改变体质(Somatoplasm,体细胞),
遗传性状由遗传因子决定 遗传因子成对存在 生殖细胞中具有成对因子中的一个 每对因子分别来自雌雄亲代的生殖细胞 形成生殖细胞时,成对因子相互分离 生殖细胞的结合是随机的 遗传因子有显隐性之分
孟德尔定律:
分离定律(Law
of segregation) 自由组合定律(Law of independent assortment) 否定了融合遗传、泛生论及获得性遗传理论 为颗粒遗传理论(particulate theary of inheritance )奠定 了基础 1900年,孟德尔定律被重新发现
什么是基因(gene)?
基因是原核、真核生物以及病毒的DNA和 RNA分子中具有遗传效应的核苷酸序列,是遗 传的基本单位和突变单位以及控制性状的功能 单位。
遗传学资料教材
遗传学遗传学(genetics):研究生物遗传与变异规律的科学。
现代遗传学:研究基因的结构、功能及其变异、传递和表达规律的学科。
遗传与变异的关系:遗传与变异是生物界最普遍、最基本两个特征、遗传与变异是矛盾对立统一的两个方面、遗传是相对的、保守的;变异是绝对的、发展的、没有变异生物界就失去了进化的源泉,遗传就成了简单的重复、没有遗传,变异就无法积累,变异就失去了意义,生物也就无法进化和发展。
生物所表现的变异分可遗传(Heritable)变异和不可遗传(Inheritable)变异,环境改变可导致变异。
遗传、变异和选择是生物进化和品种选育的三大因素第二节遗传学的发展一.诞生(1865-1910)1、起源于早期人类的育种实践2、在18世纪下半叶和19世纪上半叶拉马克和达尔文对生物遗传和变异进行了系统的研究(1)拉马克(Lamarck J.B.,1744--1829)①环境条件改变是生物变异的根本原因②用进废退学说和获得性遗传学说(2)达尔文(Darwin C.,1809—1882)①1859年发表《物种起源》一书,提出自然选择和人工选择的进化学说,认为生物是由简单→复杂、低级→高级逐渐进化的。
②承认获得性遗传的一些论点,并提出“泛生论”假说。
3、新达尔文主义的代表——魏斯曼(Weismann A.,1834—1914)支持选择学说,否认用进废退和获得性遗传1892,种质连续论(theory of continuity of germplasm)生物体由种质和体质组成:种质指生殖细胞,负责生殖和遗传;体质指体细胞,负责营养活动。
种质自身永世长存,世代连续相继,体质由种质产生,是保护和帮助种质繁殖的手段;种质细胞系完全独立于体质细胞系,体质细胞发生的变化(获得的性状)不影响种质细胞,获得性状是不遗传的。
(1)孟德尔的颗粒式遗传因子理论(1865年)4、孟德尔遗传定律的重新发现标志着遗传学的诞生性状遗传是受细胞里的遗传因子控制的;遗传因子在体细胞中成对存在,在性细胞中成单存在;成对的遗传因子在形成配子过程彼此分离,而不成对的遗传因子可自由组合。
生物生物的遗传
03
遗传物质的传递
有丝分裂与减数分裂
有丝分裂
在细胞周期中,有丝分裂是一种关键的细胞分裂类型,它确保了细胞的连续生长和分裂,以及 遗传物质的准确传递。在有丝分裂过程中,染色体进行复制,然后在细胞分裂时将它们平均分 配到两个子细胞中。
减数分裂
包括药物治疗、手术治疗、基因治疗等,其中基因治疗是近年来发展迅速的治疗 方法。
遗传学在人类健康中的应用
01
02
03
疾病预防
通过对人类基因组的研究 ,可以发现和预测潜在的 疾病风险,为疾病预防提 供依据。
个性化治疗
基于个人的基因信息,可 以为患者提供个性化的治 疗方案,提高治疗效果。
优生优育
通过基因诊断和胚胎筛选 等技术,可以实现优生优 育,提高人口质量。
02
基因与染色体
基因的定义与结构
基因的定义
基因是生物遗传信息的最基本单元,是DNA序列的一 部分,负责编码蛋白质或RNA等分子。
基因的结构
基因由编码区和非编码区组成,其中编码区负责编码蛋 白质,非编码区则调节基因的表达和调控。
染色体的组成与结构
染色体的组成
染色体是DNA和蛋白质的复合体,是遗传信息的 主要载体。
现代遗传学的发展趋势与未
06
来展望
基因组学的研究与应用
基因组学是研究生物基因组的结构、功能和进化,以及与形态性状之间关系的学科。近年来, 随着测序技术的进步,基因组学研究取得了重大突破。通过对基因组的测序和分析,我们可以 更深入地了解基因与疾病之间的关系,为疾病的预防和治疗提供指导。
应用方面,基因组学在农业、医学、生物技术等领域具有广泛的应用价值。例如,通过基因组 育种技术,可以加速作物品种的改良和优化;通过基因组医学,可以实现对疾病的早期诊断和 治疗;通过基因组生物技术,可以开发新的药物和治疗方法。
基因的概念及发展
2、顺反测验:设有两个独立起源的隐性突变具有类似的表 现型判断是属于同一个基因突变,还是属于两个基因的突 变,即判断是否属于等位基因
➢ 建立双突变杂合二倍体; ➢ 测定突变间有无互补作用。
顺式杂合子
反式杂合子
(讲义有互补作用:突变来自不同基因则每个突变的相对位点
上都有一个正常野生型基因→最终产生正常mRNA,其个体表 现型为野生型
讲义983 Nobile
winner
(6假基因(pseudogene):同已知的基因相似由于位 点缺失或突变而不能转录或翻译→没有功能的基因
小麦Ω醇溶蛋白真假基因比对结果
总结
经典遗传学基因的概念:“三位一体” 现代基因的概念:顺反子、突变子、重组子 顺反测验:验证突变位点是否位于同一基因 基因精细作图 现代基因概念的发展
2 3
4
小麦赤霉病抗性相关TaPDR7基因DNA与cDNA比对结果
(5跳跃基因(jumping gene):即转 座子指染色体组上可以转移的基因
实质:能够转移位置的DNA片段
功能:在同一染色体内或不同染色体之间移
动→插入突变、DNA结构变异(如重复、缺
失等→表型变异
Ba法:Benzer 重组实验示意图
r47+和+r104 同时感染 E.coliB
E.coli B
双重感染
… …
E.coli B
全部子代 r47++r讲义
04,++,r47r104
只 有 + +
E.coli K(λ)
(3结果:重组值计算
重组值 =
2× r+r+ 噬菌斑数 噬菌斑总数
× 100%
基因的概念和结构(移动基因与核外基因)
Donor
(2) 剪接点的灵活性
Acceptor
在许多基因的外显子和内含子两端交界处的序列上发现有一致序列 (consensus sequence), 具推测,它们的作用除了与剪接识别有关外, 还可使剪接点有一定的灵活性。
(3) A区
前体 mRNA剪接时,除了需要符合 Chambon 规则外,还与内含子 3'端剪接点上游的 一段几十个核苷酸的序列有关。(A区) EXON 1 ag GUaugu------- uacuaAc-(Y)n--YAG g EXON 2 5' 3'
EXON 1 ag∣g EXON 2
(四)、断裂基因的普遍性及其生物学意义 1. 断裂基因的普遍性 现已证明,断裂的基因结构是真核生物体中最常见的结构。 从: 酵母 → 植物 → 人类 从核基因 → 线粒体基因 → 叶绿体基因都发现有断裂基因。 断裂基因不仅存在于编码蛋白质的基因 , 而且也存在于编码以 RNA为终产 物的基因(rRNA, tRNA, SnRNA)。 在比细菌高级的生物体中,99%以上的基因是断裂基因。平均每个基因只有 大约20%的长度是可以表达的,每个基因通常有 8-10个插入序列,而且插入 序列的长度要远大于可表达序列。 2. 断裂基因的生物学意义 (1). 有利于变异和进化 A. 内含子序列的变化要比外显子序列快得多,其中尤以内含子序列长度的 变化最为显著, 某些内含子在进化过程种会被丢失。这些现象表明,内含子 序列通常是没有功能的,所以它的变化很少受约束。 B. 在进化过程中,单一点突变通常很难产生经过改变很大的蛋白质。尤其 当它发生在编码序列中某个密码子的第三位核苷酸时该突变往往是沉默的, 即没有明显的异常表型。但当它发生在影响正常剪接的部位时,就会使蛋白 发生较大的结构改变,表现出明显的突变效应。 C. 内含子序列大大长于外显子序列,这就增加了基因间重组的机会,有 利于产生新的基因。
现代遗传学6.基因的概念和结构
二、基因概念的发展
初期的基因概念:
最初由孟德尔的杂交试验提出“遗传因子” (1900年W.Johanson丹麦)首先使用,后来, 称为基因,此时为一逻辑推理产物,是一种与 生物状状相应的符号,无实质内容。
基因与染色体的关系
摩尔根(Morgan)通过对果绳各种突变体的研究, 阐明了连锁交换规律和伴性遗传,并进一步推 理出基因在染色体上呈直线排列,因此基因是 一种化学实体,并决定性状。通过对各种遗传 性状的研究。认为基因是决定遗传性状的功能 单位是实变和重组的最小单位。
Rh血型的新生儿溶血症
Rh阳性血型的红细胞带有Rh抗原,无抗体。 Rh阴性血型的红细胞没有Rh抗原,有抗体 Rh阴性血型的母亲怀有Rh阳性血型的胎儿,在母 亲胎盘异常情况下,临产时会出现母亲的抗体进入新 生儿血液中,与婴儿的抗原产生免疫反应,造成婴儿 溶血。
Rh血型的遗传机制
Rh抗原受控与3个紧密连锁的基因座: Cc ; Dd; Ee。以单倍型方式传递。 当D基因存在时,为Rh阳性。d基因没有相应的抗原,是 Rh阴性血型。 单倍型:一条染色体上的基因组成。 CDE;CDe;CdE;Cde; cDE;cDe; cdE; cde;
ABO血型系统的抗原与抗体
A血型
B血型 AB血型 O血型 A抗原 + - + - A抗体 - + - + B抗原 - + + - B抗体 + - - +
ABO血型系统遗传方式
I A ; IB ; i ;
A血型: B血型: AB血型: O血型:
这些基因编码特定的红细胞抗原
IA I A ; IAi I BIB ; IBi IAIB ii
一个2倍体的正常细胞最多只能有复等位基因中 的2个。 2个等位基因,可以组成3种基因型 3个等位基因,可以组成6种基因型 4个等位基因,可以组成10种基因型 n个等位基因,可以组成 n + n(n-1)/2种基 因型。 其中纯合体为n 个 , 杂合体为n(n-1)/2个。
Chap08 基因概念
膳食蛋白
甲状腺素
苯丙氨酸
酪氨酸
苯丙酮尿症
苯丙酮酸
羟苯丙酮酸
白化病
3,4-二羟苯 丙氨酸
黑色素
对羟苯丙酮酸
尿黑酸 乙酰乙酸
尿黑酸尿症
早期基因的概念——“ 三位一体”, 认 为基因是功能、突变、重组的最小单位。
二、基因的精细结构
五十年代中期,本泽(Benzer)通过T4噬菌 体重组和互补测验,研究基因的精细结构, 提出“顺反子” (Cistron)的概念,一个 顺反子决定一条多肽。
370×102 ×2 ×100% = 0.0141% 525×106
• 通过上述方法观察到rⅡ区两个突变位点的最小 重组率为0.02%,即0.02个图距单位,T4噬菌体 的遗传图是1500mu,基因组大小为165kb,0.02 个图距单位约相当于2.2bp。 (0.02/1500)×1.65×105
把另一部分溶菌液接种在E. coli K(λ)上,只有r+r+ 重组子能够生长,可估计野生型重组子数。
重组率=
2×(r+r+噬菌体数)
总噬菌体数
×100%
2×(K(λ)株上生长的噬菌斑数) =
在B株上生长的噬菌斑数
×100%
举例:两突变型rx与ry杂交,将溶菌液稀释 为10-6 ,取0.1毫升涂布在B株上,生成的 噬菌斑是525个,将另一份溶菌液稀释为 10-2,取0.1毫升涂布在K()株上,得噬菌 斑数为370个,则这两突变位点间的重组 率为
4)人的先天代谢缺陷
1902年英国医生Garrod提出了“一个突变 一种代谢障碍”。
先天性代谢缺陷:指由基因突变引起酶活 性异常,从而导致代谢紊乱的机体功能障 碍性疾病。
基因概念的发展历程
基因概念的发展历程石洪宇学号81120216 生物技术(动物)基因也可以叫顺反子,是DNA分子上具有遗传效应的特定核苷酸序列的总称,位于染色体上,具有保存和传递遗传信息的功能.基因控制蛋白质的合成.基因在复制的时候由于各种原因会发生复制错误,也就是我们常说的基因突变.基因突变会导致他控制的蛋白质也发生相映的改变``这种变化是不固定的.可能对我们是有益的也可能是有害的.生物的进化就是因为基因的遗传和突变造成的.现代遗传学家认为,基因是DNA(脱氧核糖核酸)分子上具有遗传效应的特定核苷酸序列的总称,是具有遗传效应的DNA分子片段。
基因位于染色体上,并在染色体上呈线性排列。
基因不仅可以通过复制把遗传信息传递给下一代,还可以使遗传信息得到表达。
不同人种之间头发、肤色、眼睛、鼻子等不同,是基因差异所致。
人类只有一个基因组,大约有5-10万个基因。
人类基因组计划是美国科学家于1985年率先提出的,旨在阐明人类基因组30亿个碱基对的序列,发现所有人类基因并搞清其在染色体上的位置,破译人类全部遗传信息,使人类第一次在分子水平上全面地认识自我。
计划于1990年正式启动,这一价值30亿美元的计划的目标是,为30亿个碱基对构成的人类基因组精确测序,从而最终弄清楚每种基因制造的蛋白质及其作用。
打个比方,这一过程就好像以步行的方式画出从北京到上海的路线图,并标明沿途的每一座山峰与山谷。
虽然很慢,但每一座山峰与山谷。
虽然很慢,但非常精确。
随着人类基因组逐渐被破译,一张生命之图将被绘就,人们的生活也将发生巨大变化。
基因药物已经走进人们的生活,利用基因治疗更多的疾病不再是一个奢望。
因为随着我们对人类本身的了解迈上新的台阶,很多疾病的病因将被揭开,药物就会设计得更好些,治疗方案就能“对因下药”,生活起居、饮食习惯有可能根据基因情况进行调整,人类的整体康健状状况将会提高,二十一世纪的医学基础将由此奠定. 利用基因,人们可以改良果蔬品种,提高农作物的品质,更多的转基因植物和动物、食品将问世,人类可能在新世纪里培育出超级物作。
遗传学常见考点详解
等;反式作用因子是指能与顺式作用元件结合并调控基因表达的蛋白质
因子。
02 基因突变与遗传变异
基因突变类型及产生原因
碱基替换
01
DNA分子中碱基被错误地替换,导致基因编码的蛋白质发生改
变。
碱基插入或缺失
02
DNA链中插入或缺失一个或多个碱基,造成基因编码的蛋白质
结构异常。
染色体水平变异
03
包括染色体倒位、易位、重复和缺失等,导致基因排列顺序和
数量的改变。
染色体变异及其对性状影响
染色体结构变异
如倒位、易位等,可能导致基因表达异常,进而影响个体性 状。
染色体数目变异
如非整倍体,会导致基因剂量效应,使得某些性状表现异常 。
基因重组与连锁互换现象
同源重组
发生在同源染色体间的重组,有 助于修复DNA损伤和维持基因组 稳定性。
非同源重组
发生在非同源染色体间的重组, 可能导致基因重排和新的遗传组 合产生。
哈迪-温伯格平衡定律及其意义
哈迪-温伯格平衡定律内 容
在一个大的随机交配的群体中,如果没有突 变、迁移和自然选择的作用,基因频率和基 因型频率将保持恒定。
平衡状态的判断
通过计算基因频率和基因型频率,可以判断一个群 体是否处于哈迪-温伯格平衡状态。
平衡定律的意义
揭示了群体遗传结构的稳定性,为理解生物 进化和物种形成提供了理论基础。
连锁互换
在减数分裂过程中,同源染色体 的非姐妹染色单体之间发生交换 ,增加了遗传多样性。
人类遗传性疾病概述
单基因遗传病
由单个基因突变引起的疾病,如镰刀型细胞贫血 症、白化病等。
多基因遗传病
由多个基因和环境因素共同作用引起的疾病,如 高体结构或数目异常引起的疾病,如唐氏综 合征、猫叫综合征等。
现代遗传学
现代遗传学(Modern Genetics)●第一章经典遗传学的诞生●遗传(heredity):生物性状或信息世代传递中的亲子间的相似现象。
●变异(variation):生物性状在世代传递过程中出现的差异现象。
基因概念的发展1866,年Mendel在他的豌豆杂交实验论文中首次提出遗传性状是由遗传因子控制的假说; 1909年,丹麦学者Johannson第一次提出“基因(gene)”这一术语,泛指那些控制任何性状,又依孟德尔规律的遗传因子;1911,Morgan通过对果蝇的研究,证明基因在染色体上呈直线排列,至此经典遗传学把基因看作是不可分割的结构单位和功能单位,是决定遗传性状的功能单位和突变、重组“三位一体”的最小单位;1941年美国生物学家比德尔和塔特姆证明酶有控制基因的作用,认为一个基因的功能相当于一个特定的蛋白质(酶),基因和酶的特性是同一序列的,每一基因突变都影响着酶的活性,于是在1946年提出了“一个基因一个酶”的假说,奠定了基因和酶之间控制关系的概念,开创了现代生物化学遗传学。
1944年,O.T.Avery通过肺炎球菌的转化试验,证明基因的化学成分为DNA,基因是DNA 分子上的功能单位;1955年,S.Benzer根据侵染大肠杆菌的T4噬菌体基因结构的分析,证明了基因的可分性,提出了突变子、重组子和顺反子的概念。
第二章分子生物学的兴起●性状(trait):生物体所表现的形态特征和生理特性,并能从亲代遗传给子代。
孟德尔提出以下假说①生物的遗传性状是由遗传因子(hereditary determinant)决定的。
②每棵植株的每一种性状都分别由一对遗传因子控制。
③每一个生殖细胞(花粉或卵细胞)只含遗传因子的一个。
④每对遗传因子中,一个来自父本的雄性生殖细胞,另一个来自母本的雌性生殖细胞。
⑤形成配子细胞时,每对遗传因子相互分开,也就是分离,然后分别进入生殖细胞。
⑥生殖细胞的结合(形成一个新合子或个体)是随机的。
基因与遗传学——学习基础遗传学知识
基因突变是生物进化的重要驱动力之一,为 自然选择提供原材料。
人类疾病与基因突变关系
01
单基因遗传病
由单个基因突变引起的遗传性 疾病,如囊性纤维化、镰状细 胞贫血等。
02
多基因遗传病
由多个基因和环境因素共同作 用引起的疾病,如高血压、糖 尿病等。
03
染色体异常疾病
由染色体数目或结构异常引起 的疾病,如唐氏综合征、威廉 姆斯综合征等。
mRNA上的遗传信息被转化成蛋白质分子中的氨基酸序列。
02
基因突变与修复机制
基因突变类型及原因
插入或缺失
DNA链中插入或缺失一个或多个 碱基对,造成移码突变或阅读框 改变。
复制错误
DNA复制过程中发生错误,导致 子代DNA与亲代不同。
01
碱基替换
DNA分子中单个或多个碱基被其 他碱基替换,导致遗传信息改变 。
基因治疗策略
包括基因替代疗法、基因编辑技术等,旨在修复或替换缺陷基因,从根本上治 疗遗传病。然而,目前基因治疗仍处于研究和试验阶段,尚未广泛应用于临床 。
辅助生殖技术在遗传性疾病中应用
植入前遗传学诊断(PGD)
在体外受精过程中,对胚胎进行遗传学检测,选择健康的胚胎植入母体,以避免遗传病的 发生。
卵细胞质内单精子注射(ICSI)
04
获得性基因突变与疾病
生物体在生命过程中获得的基 因突变也可能导致疾病的发生 ,如癌症等。
03
基因表达调控机制
基因表达概念及过程
基因表达是指基因所携带的遗传信息转变为表型的过程。
基因表达过程包括转录和翻译两个阶段:转录是以DNA为模板合成RNA的过程,翻译是以mRNA为模 板合成蛋白质的过程。
基因的概念
G
A A T C A A T A G U U A G U U A U
A A T C A A T A G U U A G U U A U C
DNA的一条单链 DNA的一条单链 A A T C A A T A G U U A G U U A U C RNA
以DNA的一条单链为模板合成一条mRNA链,DNA上 DNA的一条单链为模板合成一条mRNA链 DNA上 的一条单链为模板合成一条mRNA 的遗传信息就传递到mRNA上。这,就是转录! 的遗传信息就传递到mRNA上 就是转录! mRNA
DNA
A
B
C
D
在DNA分子上,若片段A—B能控制生物的 DNA分子上,若片段A B 分子上 一个性状,则该片段为一个基因。同样, 一个性状,则该片段为一个基因。同样, 如果片段C D也能控制一个性状, 如果片段C—D也能控制一个性状,则片段 C—D也为一个基因。 D也为一个基因。
基因的概念 基因主要存在于细胞核内的染色体上, 基因主要存在于细胞核内的染色体上,一条染 色体上通常有很多的基因。 色体上通常有很多的基因。不同基因在染色 体上所占的长度可能不同,有些只有几十到 体上所占的长度可能不同, 几百个碱基对,有的可能有几千个碱基对。 几百个碱基对,有的可能有几千个碱基对。 不同生物基因的数量不同。 不同生物基因的数量不同。 噬菌体约有360个基因,大肠杆菌约有7500 噬菌体约有360个基因,大肠杆菌约有7500 360个基因 个基因,人约有35000个基因。 35000个基因 个基因,人约有35000个基因。 每个基因有特定的脱氧核苷酸排列顺序, 每个基因有特定的脱氧核苷酸排列顺序,它代 表着遗传信息
虫的后代 还是虫
提纲
DNA分子是怎样控制遗传性状的 分子是怎样控制遗传性状的? 1、 DNA分子是怎样控制遗传性状的? 基因与DNA DNA的关系 2、 基因与DNA的关系 3、基因控制蛋白质的合成 4、研究基因的意义
遗传和基因的作用
孟德尔遗传定律
分离定律
在生物的体细胞中,控制同一性状的遗传因子成对存在,不相融合;在形成配 子时,成对的遗传因子发生分离,分离后的遗传因子分别进入不同的配子中, 随配子遗传给后代。
自由组合定律
控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的;在形成配子时,决定同 一性状的成对的遗传因子彼此分离,决定不同性状的遗传因子自由组合。
基因编辑的界限
如何界定基因编辑的合理使用范围,避免滥用和 侵犯基本人权。
长期影响未知
基因编辑可能对后代产生不可预测的影响,长期 后果难以评估。
社会公平与正义
基因编辑技术若只被部分人掌握和使用,可能加 剧社会不平等。
生物安全法规政策解读
法规政策框架
各国针对生物技术应用制定了相 应的法规政策,以确保生物技术 的安全使用。
基因治疗方法
包括基因替代、基因修正、基因增强和基因沉默等。
应用前景
随着基因编辑技术的发展,基因治疗在遗传病、癌症、病毒感染等领域展现出广阔的应用 前景。然而,目前基因治疗仍处于研究和临床试验阶段,需要进一步的技术突破和法规支 持才能实现广泛应用。
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生物技术应用中伦理道德 问题探讨
克隆技术争议点分析
稳定性
遗传信息在传递过程中保持相对稳定,使得生物物种得以延续。
变异性
遗传信息在传递过程中会发生变异,为生物进化提供原材料。
决定性
遗传信息对生物体的表型特征具有决定性作用,但也会受到环境因素 的影响。
基因概念及功能
基因概念
基因是控制生物性状的基本遗传单位,位于染色体上,通 过指导蛋白质的合成来表达自己所携带的遗传信息,从而 控制生物个体的性状表现。
DNA损伤修复途径
直接修复
遗传学的研究
遗传学的研究遗传学是一门研究遗传现象、遗传规律和遗传信息传递及表达的学科,是现代生物学的基础之一。
自格雷戈尔·孟德尔在1866年发表遗传学的奠基性研究后,遗传学研究一直处于快速发展的阶段。
遗传学的研究领域涵盖了基因、染色体、基因组、遗传表达、突变、DNA修复、人类遗传病、群体遗传学等多个方面。
这些方面相互联系、相互依存,构成了遗传学这一学科的完整体系。
基因是遗传信息的基本单位,在遗传学中扮演着极其重要的角色。
基因是一个指导生命进程的重要因素,控制着各种生命现象的表达和功能。
染色体是遗传学研究的另一个中心领域。
染色体是存在于细胞核中的染色体体系,是基因的载体和传递者,驱动着遗传信息的传递和保持。
基因组是指一个生物体所有基因的集合。
近年来,随着测序技术的发展,人类基因组研究取得了重大进展,不仅深入揭示了人类基因组的结构与组成,也为人们研究遗传问题提供了更为精细的分子基础。
遗传表达是指基因在生物体内部的表达和功能。
通过深入研究遗传表达过程,不仅能够深入挖掘出现代人类各种特征的分子遗传基础,同时也可能推进基因工程和生物技术的快速发展。
突变则是生物进化的重要驱动力之一,它定期在遗传信息传递和复制过程中发生,对物种和生态环境都有着重要影响。
对于生物进化和物种保护等问题的研究,突变也是一条重要研究途径。
DNA修复是指细胞拥有的保修和修复机制,可修复DNA遭受损害和变异的情况。
DNA修复技术在现代医学和生物技术领域有着广泛的应用。
人类遗传病是重要的遗传学研究领域之一,其危害人体健康和全球公共卫生,对人类的生存和健康带来严重威胁。
人类遗传病的研究不仅能够帮助我们理解细胞与分子生物学的基础问题,也可以带动深入探索和开发更多的治疗手段。
群体遗传学研究的是不同群体在遗传学特征上的差异及其形成的原因。
群体遗传学研究有助于理解生物多样性和进化理论,也可为人类基因组多样性的遗传、分布和演化提供重要参考。
总的来说,遗传学研究涉及的诸多领域均有着重要的现实意义和深远的科学价值。
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假基因(Pseudo gene):基因家族中已不为蛋白质或 RNA编码的家族成员 。
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第二节 复等位基因(multiple alleles)
复等位基因: 一个群体中,一对同源染色体的同一基 因座上存在着2个以上的等位基因,这就是复等位基 因(multiple gene)。
Morgan等认为基因是三合一体,即基因既是一个功 能单位,也是一个突变单位和一个交换单位。
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➢ 4.1944年Avery首次证实基因是由DNA构成, 及1953年DNA双螺旋模型的提出,人们认为 基因是具有一定遗传效应的DNA片段。
➢ 5.1955年,Benzer通过顺反互补实验发现一个 基因内部的许多位点上可以发生突变,并且可 能在这些位点间发生交换,说明一个基因并不 是一个突变单位和一个交换单位。
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基因的本质——DNA
1944年,O.T. Avery等通过肺炎球菌的转 化实验,证实了基因的本质为DNA, 为DNA上 的功能单位。1953年,J.D.Watson, F.H. Crickபைடு நூலகம்据对DNA化学的研究,提出DNA结构 的右手双螺旋模型。
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顺反子概念的提出
1955年,S.Benzer通过对T4噬菌体精细结构的研究提出了顺反子 (Cistron),突变子(muton)和重组子(recon)的概念。
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基因结构
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基因的不同类型
结构基因: 为蛋白质或RNA编码的基因,其产 物为酶促反应的有 关 的功细胞组分,它不影 响其它基因的表达。
调节基因:为RNA或蛋白质编码的基因,但其 产物的主要作用是调节其它基因的表达。
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操纵基因:无编码产物的一段DNA序列为DNA阻碍蛋白 或其它调节因子的结合位点,当该位点被相应的蛋白质 结合后影响从邻近基因启动子的转录起始。(也要曾使 用启动基因,但与操纵基因相似不编码相应产物,现在 称为启动子)。
复等位基因是生物遗传多态性在遗传上的直接原因。
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几个概念
野生型:自然界中常见的基因型和表型 非等位基因之间的相互作用
互补基因、抑制基因、上位效应(书37页)
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一个2倍体的正常细胞最多只能有复等位基因中 的2个。
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➢6.操纵子的发现修正了有一个基因就有一条多肽或决定 一个蛋白质功能的就是基因的说法。
1944年Beadle研究脉胞菌突变——提出一基因一酶学说; 后来研究血红蛋白时发现蛋白质可由不同肽链组成,而突变只影响一 条肽链——提出了一基因一多肽学说; 60年代,Jacod和Monod研究细菌基因调控时发现基因是可分的,功能 上是有差别的。 结构基因—决定合成某种蛋白质 调节基因—编码阻遏或激活结构基因转录的蛋白质基因 无翻译产物的基因
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二、基因概念的发展
初期的基因概念:
最初由孟德尔的杂交试验提出“遗传因子” (1900年W.Johanson丹麦)首先使用,后来, 称为基因,此时为一逻辑推理产物,是一种与 生物状状相应的符号,无实质内容。
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基因与染色体的关系
摩尔根(Morgan)通过对果绳各种突变体的研究, 阐明了连锁交换规律和伴性遗传,并进一步推 理出基因在染色体上呈直线排列,因此基因是 一种化学实体,并决定性状。通过对各种遗传 性状的研究。认为基因是决定遗传性状的功能 单位是实变和重组的最小单位。
第六章 基因的概念和结构
复等位基因(multiple alleles) 顺反子(cistron) 超基因(super gene) 假基因 (pseudo gene) 可动基因( mobile gene) 染色体外基因
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第一节 基因的概念与发展
➢ 一、发展历程
➢ 1.1865年 Mendel——遗传因子 ➢ 2.1909年 丹麦Johanssen——基因 ➢ 3.1910年—40年代
➢7.新的发现——断裂基因,重叠基因,跳跃基因 比较DNA序列和成熟mRNA——内含子和外显子
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✓①基因是实体,它的物质基础是DNA(或RNA); ✓②基因是具有一定遗传效应的DNA分子中的特定核苷酸 序列;
✓③基因是遗传信息传递和性状分化发育的依据
✓④基因是可分的
按原初功能(基因的产物)基因可分为 编码蛋白质的基因(结构基因+调节基因) 无翻译产物的基因(如rDNA ,tDNA ,SnDNA ) 不转录的DNA区段(如启动子,操纵基因等)
基因是编码有功能的蛋白质多肽链或RNA所必 需的全部核苷序列。
包含:编码蛋白质肽链或RNA的核酸序列,转 录所必须的调控序列,编码区上游区域的非编 码序列,内含子,编码区下游区域的非编码序 列。
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基因的不连续性
在1977年以前,都认为基因是一种为蛋白质或多肽编码的连续的核苷 酸序列,因为当时对基因各种精细结构的研究都是从原核生物开始的, 而在原核基因中很少有基因是间断的。后来在对真核生物基因进行研究 时经常发现,真核基因比其相应的mRNA长得多,开始也未认为真核基 因是间断的,因为真核基因在表达方面存在明显的时空特异性,因此认 为基因的一端或两端存在一些不转录的序列,但对基因表达的调节具有 重要作用的序列。但从核RNA(hnRNA)和mRNA的大小进行比较发现, 核RNA比相应的mRNA长,而与真核基因的大小相似,因此有一部分序 列在初始转录中存在,而在mRNA从 核转运到胞质之前被除去了,也即 是说真核基因中存在着一些可能被转录但不为蛋白质或多肽编码的序 列——真核基因是间断。随着对真核基因的深入研究,现已发现,绝大 多数真核基因都是间断的,包括外显子(exon)和内含子(intron)两个大的 部分。
顺反子:为一种多肽链编码的核苷酸序列,是一个功能单位。 经进一步研究证明,突变子和重组子均为一核苷酸对。 顺反子学说否定了一个基因一个酶的假说,因而也否定了基因是决
定遗传性状的功能单位,突变和重组的最小单位等概念,从基因的 产物来看,基因概念经历了从性状——酶——多肽链的发展过程。
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基因的分子生物学定义