34《基因是有遺傳效應(yīng)的dna片段》教學(xué)設(shè)計(jì)1(文件)
【正文】 德?tīng)柡?E． L．塔圖姆根據(jù)脈孢霉生化突變型的研究提出了“一個(gè)基因一種酶”的假說(shuō)，認(rèn)為基因與酶蛋白之間存在一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。 1966年，“一個(gè)基因一條多肽鏈”的生物學(xué)過(guò)程得到充分證明，并于 1967年發(fā)表了全套的遺傳密碼表，初步揭開(kāi)了基因表達(dá)之謎。遺傳信息的這種“ DNA→ RNA→蛋白質(zhì)”表達(dá)方式稱為中心法則。非模板鏈為無(wú)意義鏈，近年來(lái)則反過(guò)來(lái)稱模板鏈為反意義鏈（因其堿基序列與 mRNA互補(bǔ)）．而非模板鏈為有意義鏈（因其堿基序列與 mRNA相同），又稱編碼鏈。 1973年誕生了重組 DNA技術(shù)，即基因工程。重疊基因是生物體合理而又經(jīng)濟(jì)地利用自身 DNA的一種絕妙方式，它的發(fā)現(xiàn)打破了基因是彼此分離的傳統(tǒng)觀念。在基因表達(dá)時(shí)，內(nèi)含子與外顯子被一起轉(zhuǎn)錄成mRNA前體，然后通過(guò)加工除掉與內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的序列，再把與外顯子對(duì)應(yīng)的序列拼接起來(lái)，形成成熟的 mRNA分子，最后翻譯成多肽鏈。后來(lái)，在其它生物中也發(fā)現(xiàn)了可以改變自身位置的移動(dòng)基因，其中最常見(jiàn)的是細(xì)菌轉(zhuǎn)座子。這種多個(gè)基因編碼一條多肽鏈的現(xiàn)象，不符合“一個(gè)基因決定一條多肽鏈”的普遍原則，使基因的定義更加復(fù)雜化。這種需要編輯才能正常表達(dá)的基因稱為隱蔽基因。原核生物的 rRNA有 3種，真核生物的 rRNA有 4種。 二、基因的分子生物學(xué)定義 在初中生物學(xué)課本中，把基因定義為“染色體遺傳物質(zhì)中決定生物性狀的小單位”。 從上述基因研究的最新進(jìn)展可以看出，基因不僅在功能上多種多樣，在結(jié)構(gòu)上也是五花八門，因 此，給它下一個(gè)非常準(zhǔn)確和永遠(yuǎn)適用的定義是相當(dāng)困難的。這個(gè)定義較確切地表述了基因的本質(zhì)和功能，已經(jīng)被絕大多數(shù)學(xué)者所接受。前者是基因轉(zhuǎn)錄時(shí) RNA聚合酶 與基因上游區(qū)結(jié)合并起始轉(zhuǎn)錄的 DNA區(qū)段，后者是與阻遏蛋白或激活蛋白結(jié)合從而調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄活性的 DNA區(qū)段，它們都不編碼任何多肽或 RNA產(chǎn)物，常被稱為“順吸式作用元件”。調(diào)節(jié)基因的產(chǎn)物是阻遏蛋白或激活蛋白，它們對(duì)基因的轉(zhuǎn)錄分別進(jìn)行項(xiàng)調(diào)控和正調(diào)控。基因概念的演變必將促進(jìn)遺傳學(xué)的發(fā)展，深化人們對(duì)生命規(guī)律的認(rèn)識(shí)，使遺傳學(xué)更好地為人類服務(wù)。但是隨著時(shí)間的推移，今后還可能有新的突破，出現(xiàn)新的基因概念。根據(jù)基因產(chǎn)物的功能，又可分為結(jié)構(gòu)基因和調(diào)節(jié)基因兩大類。 根據(jù)上述定義．不轉(zhuǎn)錄的 DNA序列就不應(yīng)稱其為基因。惠來(lái)慈云實(shí)驗(yàn)中學(xué) 綠竹三思笑 8 這里，“ RNA分子”是指 rRNA和 tRNA。在最具權(quán)威的 2020年版《中國(guó)大百科全書(shū)》中，基因的定義是“含特定遺傳信息的核苷酸序列，是遺傳信息的最小功能單位”。編碼這兩類 RNA分子的 DNA序列稱為 RNA基因，或者分別稱為 rRNA基因和 tRNA基因。 6．不編碼蛋白質(zhì)的基因在蛋白質(zhì)合成過(guò)程中需要兩類 RNA分子的參與，一類是核糖體 RNA簡(jiǎn)稱 rRNA，它是核糖體的組成部分。但是，自 1985年以來(lái)，在某些病毒、植物和動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)， mRNA前體在成熟過(guò)程中發(fā)生了堿基的增加、缺失或智換， mRNA與基因之間失去了一一對(duì)應(yīng)的 關(guān)系。 4．多個(gè)基因編碼一條多肽鏈 1979年 S．那卡尼施等發(fā)現(xiàn)并非一條肽鏈都由一個(gè)基因編碼，例如有些病毒可以由一段 DNA序列轉(zhuǎn)錄出一條 mRNA分子，然后翻譯出一條多肽鏈，最后這條多肽鏈被切 割成多個(gè)有生物功能的肽鏈。 3．移動(dòng)基因 50年代初 B．麥克林托克在玉米的染色體中發(fā)現(xiàn)了可以改變自身位置的基因 ，她稱之為“解離因子”。現(xiàn)已查明 ，原核生物的基因一般是連續(xù)的，在一個(gè)基因的內(nèi)部沒(méi)有不編碼的 DNA序列。其中最重要的發(fā)現(xiàn)是： 惠來(lái)慈云實(shí)驗(yàn)中學(xué) 綠竹三思笑 7 1．重疊基因 1977年 F．桑格等在噬菌體 X174中發(fā)現(xiàn)重疊基因，即某一段核苷酸序列同時(shí)為兩個(gè)基因編碼。遺傳密碼和密碼子一般是指 mRNA中的堿基序列，有時(shí)也指 DNA中編碼鏈的堿基序列。關(guān)于這兩條鏈的稱呼有點(diǎn)混亂。在基因表達(dá)時(shí)， DNA中的遺傳信息先被 轉(zhuǎn)錄成 mRNA（信使 RNA）， mRNA中每 3個(gè)堿基組成一個(gè)密碼子，決定一種氨基酸。順?lè)醋邮腔虻耐x語(yǔ)，所以也說(shuō)“一個(gè)基因一條多肽鏈”。這時(shí)，人們認(rèn)為“基因是染色體上的遺傳功能單位”。重迭基因和斷裂基因的發(fā)現(xiàn)，刷新了這些陳舊的看法，使人們對(duì)基因的結(jié)構(gòu)與功能的認(rèn)識(shí)又提高到一個(gè)新高度。本澤分別把它們稱為突變子（ muton）和重組子（ recon）。如上圖所示，順式是野生型，反式卻是突變型。在世界科學(xué)技術(shù)日新月異的今天，生物科學(xué)將會(huì)有更多新的突破性進(jìn)展，基因的概念不可避免的將會(huì)被賦予新的內(nèi)容。但是，隨著 DNA核著酸序列測(cè)定技術(shù)的發(fā)展，人們已經(jīng)在一些噬菌體和動(dòng)物病毒中發(fā)現(xiàn)，不同基因的核苷酸序列有時(shí)是可以共用的。 不連續(xù)的斷裂基因的表達(dá)程序是：先轉(zhuǎn)錄為初級(jí)轉(zhuǎn)錄物，即核內(nèi)不均一 RNA，又叫前體 RNA；然后經(jīng)過(guò)刪除和連接，除去無(wú)關(guān)的 DNA間隔序列的轉(zhuǎn)錄物，便形成了成熟的 mRNA分子，它從細(xì)胞核中輸送到細(xì)胞質(zhì)，再轉(zhuǎn)譯為相應(yīng)的多肽鏈。移動(dòng)基因的發(fā)現(xiàn)動(dòng)搖了基因在染色體上有一固定位置的傳統(tǒng)觀念。 2．移動(dòng)基因
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1