安徽医科大学基础医学院：《分子生物学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第2章 基因

第二章基因 掌握基因概念及结构特点；中心法则；基因转 录调控相关序列；多顺反子，单顺反子；真核 基因与原核基因的结构特点。 熟悉基因突变的意义 ·了解基因命名法

第二章 基因  掌握基因概念及结构特点；中心法则；基因转 录调控相关序列；多顺反子，单顺反子；真核 基因与原核基因的结构特点。  熟悉基因突变的意义  了解基因命名法

基因概念的演化 1865年，孟德尔通过豌豆杂交实验结果，认为遗传性状是由成 对的遗传因子决定的。（分离律、自由组合定律） 1903年Sutton和Boveri两人注意到遗传因子的行为与生殖细胞 形成及受精过程中染色体的行为平行，从而提出遗传因子就 在染色体上。 1909年Johansen首先将“遗传因子”改称“基因”。 并提出 “基因型”和“表现型”的概念。但并不涉及特殊遗传理论 基因最初的含义中不包含特殊的物质基础，纯粹作为一个抽 象的名词使用

一、基因概念的演化 1865年，孟德尔通过豌豆杂交实验结果，认为遗传性状是由成 对的遗传因子决定的。(分离律、自由组合定律) 1903年Sutton和Boveri两人注意到遗传因子的行为与生殖细胞 形成及受精过程中染色体的行为平行，从而提出遗传因子就 在染色体上。 1909年Johansen首先将“遗传因子”改称“基因” 。并提出 “基因型”和“表现型”的概念。但并不涉及特殊遗传理论。 基因最初的含义中不包含特殊的物质基础，纯粹作为一个抽 象的名词使用

摩根随过对采蚝的听九，及现丁宁有些基因的 传代在不同性别的果蝇中有着不同方式，表现出与 “性染色体”的传递方式一致；同时还发现了基因的 连锁、交换和不分离现象，进一步创立了基因学说。 摩根的观察证实了性染色体在性别中的作用，同时也 证明了前面科学家提出的基因位于染色体的假说。但 当时，人们对基因的化学本质并不清楚。当时普遍认 为基因是由蛋白质组成。 30年后Beadle和Tatam在研究用X射线诱导真菌突变过 程中，提出了“一个基因一种酶”的假说。后来修改 为“一个基因一条多肽链”的概念

1911年，摩根通过对果蝇的研究，发现了有些基因的 传代在不同性别的果蝇中有着不同方式，表现出与 “性染色体”的传递方式一致；同时还发现了基因的 连锁、交换和不分离现象，进一步创立了基因学说。 摩根的观察证实了性染色体在性别中的作用，同时也 证明了前面科学家提出的基因位于染色体的假说。但 当时，人们对基因的化学本质并不清楚。当时普遍认 为基因是由蛋白质组成。 30年后Beadle和Tatam在研究用X射线诱导真菌突变过 程中，提出了“一个基因一种酶”的假说。后来修改 为“一个基因一条多肽链”的概念

I944年，Avery:通师炎球菌转化买验证明DNA是遗传 物质，从而勾勒出基因概念的轮廓 即染色体上的 段长度的DNA,它可以编码一条多肽链的信息。 目前对基因理解需要扩展：首先，不是所有的基因 都编码酶（一些基因编码具有不同功能的肽链，有些 基因编码功能性RNA分子)，其次，在病毒中，基因可 能是RNA而不是DNA。第三，基因中的信息可被选择性 使用产生一种以上产物。孟德尔遗传中关于单个基因 控制单个生物性状的概念也有所扩展，现在已认识到 一个基因可能同时影响多个性状（多效性），而多个 基因也可以相互合作控制同一性状

1944年，Avery通过肺炎球菌转化实验证明DNA是遗传 物质，从而勾勒出基因概念的轮廓——即染色体上的 一段长度的DNA，它可以编码一条多肽链的信息。 目前对基因理解需要扩展：首先，不是所有的基因 都编码酶（一些基因编码具有不同功能的肽链，有些 基因编码功能性RNA分子），其次，在病毒中，基因可 能是RNA而不是DNA。第三，基因中的信息可被选择性 使用产生一种以上产物。孟德尔遗传中关于单个基因 控制单个生物性状的概念也有所扩展，现在已认识到 一个基因可能同时影响多个性状（多效性），而多个 基因也可以相互合作控制同一性状

二、基因的分子生物学定义 基因是负责编码RNA或一条多肽链所必需 的全部核酸序列（通常指DNA序列）。包 括编码序列、两侧的侧翼序列及插入序列

二、基因的分子生物学定义 基因是负责编码RNA或一条多肽链所必需 的全部核酸序列（通常指DNA序列）。包 括编码序列、两侧的侧翼序列及插入序列

转录单位 外显子 增强区 CCAAT盒 TATA盒 5非 3非 脚译区 稀译区 增强区 内含子 5'上游区 3'下游区 现代关于真核基因的认识

三、结构基因 ◆概念 基因中编码RNA或蛋白质的DNA序列称为结构基因。 结构基因中DNA双链中的一条链可以作为合成RNA的模板 链，称为反义链，另一条链称为编码链，又称有义链或 信息链。 原核生物的结构基因是连续的，其转录后的RNA是不需 要剪接加工的。真核生物的结构基因的显著特点是编码 区内含有非编码的插入序列，因此被称为不连续基因或 断裂基因

三、结构基因  概念 基因中编码RNA或蛋白质的DNA序列称为结构基因。  结构基因中DNA双链中的一条链可以作为合成RNA的模板 链，称为反义链，另一条链称为编码链，又称有义链或 信息链。  原核生物的结构基因是连续的，其转录后的RNA是不需 要剪接加工的。真核生物的结构基因的显著特点是编码 区内含有非编码的插入序列，因此被称为不连续基因或 断裂基因

具仫生物结网基因的编码予列称外显子，在基因转录 后经剪接连在一起。非编码序列被称为内含子，又称为 插入序列。在不同基因中内含子和外显子的数目和大小 各不相同，根据人关塞囚组早图的勿川准测， 厢 码序列仅占全基因组序列的3%。 内含子存在意义：有研究表明有些基因的内含子的存在 可以保证或增强基因的稳定表达；还有些基因的内含子 中包含有其他基因的编码序列（即基因内基因）。 GT-AG法则 在真核生物基因的外显子与内含子接头处都有一段高度 保守的一致序列即：内含子5端大多数以GT开始，3端 大多数以AG结束，称为GT-AG法则。此法则可用作真核 基因中RNA剪接的识别信号

 真核生物结构基因的编码序列称为外显子，在基因转录 后经剪接连在一起。非编码序列被称为内含子，又称为 插入序列。在不同基因中内含子和外显子的数目和大小 各不相同，根据人类基因组草图的分析推测，基因的编 码序列仅占全基因组序列的3%。  内含子存在意义：有研究表明有些基因的内含子的存在 可以保证或增强基因的稳定表达；还有些基因的内含子 中包含有其他基因的编码序列（即基因内基因）。  GT-AG法则 在真核生物基因的外显子与内含子接头处都有一段高度 保守的一致序列即：内含子5`端大多数以GT开始，3`端 大多数以AG结束，称为GT-AG法则。此法则可用作真核 基因中RNA剪接的识别信号

四、基因中的与转录调控相关的序列 。 基因的DA片段中包括了编码序列及其两侧的侧翼序列 及插入序列。侧翼序列是一段不被转录和翻译的DNA片 段，但其中含有该基因调控序列，包括前导序列和尾部 序列。 原核生物的调控序列中包括启动子和终止子，有些基因 中还有调节蛋白结合位点或操纵序列及其他调节序列

四、基因中的与转录调控相关的序列  基因的DNA片段中包括了编码序列及其两侧的侧翼序列 及插入序列。侧翼序列是一段不被转录和翻译的DNA片 段，但其中含有该基因调控序列，包括前导序列和尾部 序列。  原核生物的调控序列中包括启动子和终止子，有些基因 中还有调节蛋白结合位点或操纵序列及其他调节序列

原核生物 操纵子(operon) 启动序列 (promoter) 编码序列 其他调节序列 操纵序列 (operator) 蛋白质因子→特异DNA序列

原核生物 蛋白质因子 —— 操纵子(operon) 特异DNA序列 编码序列 启动序列 其他调节序列 操纵序列 (promoter) (operator)