第十一章基因结构和重组

第十一章基因结构和重组第1页，课件共45页，创作于2023年2月一、一基因一酶学说1941Beadle&Tatum

提出：“onegeneoneenzyme”hypothesis第2页，课件共45页，创作于2023年2月

SupplementsMutantstrainNothingOrnithineCitrullineArginino-ArginineGrowthresponseifnutrientisaddedtominimalmedium

succinate

WildtypeArg++++++Arg-E--++++Arg-F--

-+++Arg-G----++Arg-H-----+

Neurosporacrassa粗糙链孢霉鸟氨酸瓜氨酸精氨酸琥珀酸精氨酸第3页，课件共45页，创作于2023年2月乙酰鸟氨酸酶乙酰鸟氨酸鸟氨酸瓜氨酸鸟氨酸转氨甲酰基酶精氨酸琥珀酸合成酶精氨酸琥珀酸裂解酶精氨酸琥珀酸精氨酸天冬氨酸氨甲酰磷酸Neurosporacrassa第4页，课件共45页，创作于2023年2月乙酰醋酸尿黑酸氧化酶尿黑酸对羟甲基苯丙酮酸对羟甲基苯丙酮酸氧化酶酪氨酸苯丙氨酸转氨酶苯丙氨酸羟化酶苯丙酮酸黑色素3,4二羟苯丙氨酸延胡索酰乙酰乙酸延胡酸乙酰乙酸第5页，课件共45页，创作于2023年2月苯丙氨酸苯丙氨酸羟化酶转氨酶对羟甲基苯丙酮酸氧化酶acid尿黑酸氧化酶酪氨酸对羟甲基苯丙酮酸尿黑酸乙酰醋酸苯丙酮酸黑色素呆小症甲状腺酪氨酸代谢紊乱尿黑酸症第6页，课件共45页，创作于2023年2月脑损害白内障黄疸肝脏肿大肾损害第7页，课件共45页，创作于2023年2月半乳糖激酶1—磷酸半乳糖尿苷二磷酸葡萄糖葡萄糖—1—磷酸尿苷转移酶尿苷二磷酸半乳糖差向异构酶

第8页，课件共45页，创作于2023年2月onegene–onepolypeptidetheory第9页，课件共45页，创作于2023年2月GeneStructure

generecombinationand第10页，课件共45页，创作于2023年2月cis-transtestandcistron第11页，课件共45页，创作于2023年2月Aspergillusnidulans曲霉菌heterokaryon异核体diploidconidia二倍体分生孢子ad16++ad8ad16++ad8ad16++++ad16ad8ad8++++ad16ad16ad8ad8突变型野生型野生型突变型第12页，课件共45页，创作于2023年2月ad16+ad16+++ad8ad8transciscis-transeffectcistron有缺陷有缺陷有缺陷正常野生型突变型第13页，课件共45页，创作于2023年2月complementationtest第14页，课件共45页，创作于2023年2月

BK()

+-++rIIrII+T4T4突变型rII+在不同菌株上的噬菌斑(大而清晰)(小而模糊)(小而模糊)(E.coli)重组测验：r47+×+r104；B，总数；K()，重组子第15页，课件共45页，创作于2023年2月BenzerrII:rIIAandrIIB(twocistrons)互补m1m2++m1+

+m2

m1m2++m1++m2顺式反式顺式反式同一顺反子不同顺反子野生型突变型野生型野生型__无互补互补实验可确定有同一表型效应的两个突变型是等位的还是非等位的。第16页，课件共45页，创作于2023年2月(一)重组机制

1、交叉理论（chiasmatatypehypothesis）1909年Janssens并提出了交叉型理论2、断裂愈合模型1937年Darlington提出3、模板选择学说（copychoice）BellingJ.首先提出的，1933年他又撤回了这一假设。4、1948年Hershey提出模板选择学说第17页，课件共45页，创作于2023年2月第18页，课件共45页，创作于2023年2月断裂重接模型和模板选择复制模型的否定断裂重接模型不能解释基因转变和极化子现象模板选择复制模型存在的问题：(1)违背了半保留复制；(2)DNA复制应在S期，重组应在M期，不应同时发生。(3)不能解释3线和4线交换。第19页，课件共45页，创作于2023年2月基因转变GeneconversionP132第20页，课件共45页，创作于2023年2月单倍体菌丝A单倍体菌丝B二倍体合子第21页，课件共45页，创作于2023年2月第22页，课件共45页，创作于2023年2月第23页，课件共45页，创作于2023年2月第24页，课件共45页，创作于2023年2月基因转变（Geneconversion）：将真菌中不规则分离现象解释为减数分裂过程中同源染色体联会时，一个基因使相对位置上的基因发生相应的变化所致，因而称为基因转变。第25页，课件共45页，创作于2023年2月第26页，课件共45页，创作于2023年2月第27页，课件共45页，创作于2023年2月HybridDNAmodel第28页，课件共45页，创作于2023年2月第29页，课件共45页，创作于2023年2月branchmigrationofHollidaystructure

第30页，课件共45页，创作于2023年2月EMofaHollidayJunctionw/afewmeltedbasepairsaroundjunction第31页，课件共45页，创作于2023年2月TheMeselson-RaddingModelSincetheHollidaymodelproposestwosimultaneoussinglestrandnickstostarteverythingoff,anothermodelwasproposedbyCharlesRaddingandMatthewMeselson.Inthismodel,onlyonestrandinvasionisrequired.第32页，课件共45页，创作于2023年2月第33页，课件共45页，创作于2023年2月双链断裂起始重组模型（P129）在酵母系统的重组研究中，发现载体DNA双链断裂可大大提高同源重组的效率。第34页，课件共45页，创作于2023年2月TherecBCDPathwayofHomologousRecombination

PartI:NickingandExchanging细菌同源重组机制第35页，课件共45页，创作于2023年2月RecBCD:AcomplexenzymeRecBCDhas:Endonucleasesubunits(recBC)thatcut oneDNAstrandclosetoChisequence.DNAhelicaseactivity(recDsubunit)andDNA-dependentATPaseactivityunwindsDNAtogenerateSSregionsActivity2and3linked

第36页，课件共45页，创作于2023年2月recBCDPathwayofHomologousRecombination

PartI:NickingandExchangingAnickiscreatedinonestrandbyrecBCDataChi sequence(GCTGGTGG),foundevery5000bp.UnwindingofDNAcontainingChisequenceby recBCDallowsbindingofSSBandrecA.

recApromotesstrandinvasionintohomologous DNA,displacingonestrand.Thedisplacedstrandbase-pairswiththesingle strandleftbehindontheotherchromosome.Thedisplacedandnowpairedstrandisnicked (byrecBCD?)tocompletestrandexchange.

第37页，课件共45页，创作于2023年2月recBCDPathwayofHomologousRecombination

PartII:BranchMigrationandResolution第38页，课件共45页，创作于2023年2月recBCDPathwayofHomologousRec.

PartII:BranchMigrationandResolutionNicksaresealedHollidayJunctionBranchmigration(ruvA+ruvB)ResolutionofHollidayJunction(ruvC)第39页，课件共45页，创作于2023年2月细菌同源重组的分子机制（1）RecBCD识别