ConceptoftheGene第2章基因概念的演變和發展1.早期的基因概念

2.經典的基因概念3.基因概念的演變與發展4.基因的分子結構5.基因概念的多樣性

泛基因（或者稱前基因）階段順反子階段孟德爾的遺傳因子階段摩爾根的基因階段操縱子階段現代基因階段1.早期的基因概念Thehereditarynatureofeverylivingorganismisdefinedbyitsgenome,whichconsistsofalongsequenceofnucleicacidthatprovidestheinformationneededtoconstructtheorganism.每個生物體的基因組決定了該生物體的遺傳特性，基因組擁有很長的核苷酸序列，能提供組建機體所需的信息。

1865 Genesareparticulatefactors 1951 Firstproteinsequence 1871 Discoveryofnucleicacids 1953 DNAisadoublehelix 1903 Chromosomesarehereditaryunits 1958 DNAreplicatessemiconservatively1910 Geneslieonchromosomes 1961 Geneticcodeistriplet 1913 Chromosomesarelineararraysofgenes 1977 Eukaryoticgenesareinterrupted1927 Mutationsarephysicalchangesingenes 1977 DNAcanbesequenced 1931 Recombinationoccursbycrossingover 1995 Bacterialgenomessequenced 1944 DNAisthegeneticmaterial 2001 Humangenomesequenced 1945 Agenecodesforprotein 2002 Ricegenomesequenced

1.1融合遺傳理論（Blendinginheritance）母本體液

父本體液

子代具有父、母雙親的性狀直到19世紀以前人們對子代與親代之間相似現象的原因還存在著許多錯誤的認識。如：古希臘的希波克拉底認為親代雙方通過血液貢獻出他們的胚芽，然后通過有性繁殖傳給后代。亞里士多德則認為，雄性為胚胎提供了“藍圖”，母體為胚胎提供了物質。柏拉圖認為，有關孩子生下來更像父親還是更像母親，取決于受孕時父親的感情更濃烈些，還是母親的感情更濃烈些。

+公元前5世紀Hippocrates

獲得的性狀是由于環境影響（非遺傳物質的改變）

新性狀一旦獲得,便能遺傳給后代

1.2獲得性遺傳理論（InheritanceofacquiredcharactersL.B.Lamarck.1809）

物種加強和完善對環境的適應逐漸轉變為新種1.3泛生論假說（HypothesisofthePangenesis）

達爾文的泛生論認為物體的任何一部分都能分離出特別的，能獨立進行生殖的遺傳粒子和能獨立得到營養的遺傳粒子——芽球(泛生粒)，這些芽球聚集在性的產物中，但卻能分散在生物的全身，每一芽球都能在下一代身上把已成為芽球起源的那一部分恢復起來。1.4種質論（TheoryofgermplasmA.Weismann1883.）GermplasmSomatoplasmRoot,Stem,Leaf……Somatoplasm→

Germplasm→

Germplasm經典遺傳學理論1866-1926《ExperimentsinPlantHybridization》

1.5

遺傳因子假說

(HypothesisoftheinheritedfactorG.J.Mendel1866.)

生物性狀由遺傳因子控制

親代傳給子代的是遺傳因子(A,a….)

遺傳因子在體細胞內成雙(AA，aa)

在生殖細胞內為單（A，a）

雜合子后代體細胞內具有成雙的遺傳因子(Aa)

等位的遺傳因子獨立分離

非等位遺傳因子間自由組合地分配到配子中每一個遺傳因子（基因）是一個相對獨立的功能單位

遺傳因子的等位性：這是遺傳因子的單位性、純潔性的基礎。等位性指的是在有性生殖的二倍體生物中，控制成對性狀的基因是成對的，形成配子時，只有成對的等位基因才相互分離。遺傳因子的純潔性

否定了HypothesisofthePangenesis（泛生論）

奠定了Theoryofparticulateinheritance（顆粒遺傳學說）提出了Lawofsegregation（分離定律）Lawofindependentassortment（自由組合定律）

缺乏細胞在有絲分裂和減數分裂過程中染色體行為的有力證據Mendel臨終前說：

GregorMendel1822-1884等著瞧吧，我的時代總有一天會來臨同時發現并證實Mendel的兩大規律

1900Hugodevires

1848-1935荷蘭阿姆斯特丹大學ErichvonTchermark

1871-1962奧地利維也納農業大學CarlCorrens

1864-1933

德國土賓根大學LawofsegregationLawofindependentassortmentWalterS.Sutton（薩頓）“TheChromosomeinHeredity”(1902)

二倍體生物減數分裂后每個配子僅接受成對染色體中的一個,假定基因是染色體的一部分。第一次將遺傳學和細胞學科學地結合起來為Mendel遺傳規律的解釋提供了細胞學證據。由于同源染色體的分離而實現等位基因的分離，導致性狀的分離；決定不同性狀的兩對非等位基因分別處在兩對非同源染色體上，由于同源染色體的分離、非同源染色體的獨立分配，導致了基因的自由組合。1910Thelawoflinkage

T.H.Morgan必須進一步把某一特定基因與特定染色體相聯系，證明基因與染色體在細胞分裂中的從屬關系。1906BatsonF2

≠

9：3：3：1。最早發現連鎖現象的是英國Batson和Punnett（貝特生和潘耐特）香豌豆花色：紫花和紅花。但是他們沒能對此現象作出合理的解釋。?2.經典的基因概念

Theoryofthegene（基因論）

基因是染色體上的實體

基因象鏈珠一樣，孤立地呈線狀地排列在染色體上

基因是（Threeinone）功能(functionalunit)突變(mutationunit)

交換(cross-overunit)

“三位一體”的最小的不可分割的基本的遺傳單位(1926T.H.Morgan)1866.-1926.經典遺傳學理論3.基因概念的演變與發展

3.1基因的位置效應PositioneffectSturtvant發現染色倒位現象一個基因隨著染色體畸變而改變它與其他基因的位置關系，從而改變表型的現象稱為位置效應?？赡苁请S位置的改變也改變了和調控元件的關系和距離，從而影響基因的表達。當染色質處在致密收縮狀態時，轉錄因子無法與染色體包裹的DNA結合，基因被關閉。位置效應的分類按表型效應的穩定性可把位置效應分為兩類。一類叫穩定位置效應（stablepositioneffect，S型），如果蠅的棒眼遺傳。另一種位置效應是不穩定的，稱為花斑位置效應（variegatedpositioneffect，V型位置效應），常由易位而引起。果蠅棒眼的遺傳果蠅的棒眼基因(Bar,B)位于X染色體上，對野生型的復眼呈不完全顯性，表型效應是減少復眼中的小眼數，使圓而大的復眼呈棒狀。棒眼是由于X染色體上一個小片段(16A1~A6區段)的順接重復所造成。棒眼作為一個純系很不穩定，大約1600~2000個子代個體中，會出現一個野生型的正常復眼和一個眼睛更窄小的棒眼，名為“雙棒眼”。正常復眼由約800個小眼組成，棒眼約有70個小眼，而雙棒眼只有45個小眼。Bareye

棒眼Positioneffect

位置效應Dosageeffect劑量效應Duplication復制Wildtype16A779個68個棒眼45個雙棒眼Ｘ－chromosome385個棒眼雙棒眼Sturtevant通過實驗,認為棒眼轉變的現象，是由于同源染色體發生了不等交換(unequalcrossover)。Bar++BarffuCrossoverpointDoublebar+fWild-type+fuBBYXBBBBBBBBBBBBBYBBBYBYXBBBBBBBBBBBYBBBYB+/B+B/B+B/BBB/B+800facets350facets70facets45facetsWild-typeHeterozygousBarHomozygousBarHeterozygousDoublebar雜合棒眼純合棒眼

劑量效應（dosageeffect）

如在細胞或個體中既有重復又有缺失，總的基因組平衡的話，除染色體重排引起的效應外，個體表型是正常的。但若總量因重復而增加，那么某些基因及其產物的劑量也隨之增加，如這些基因或產物十分重要的話必然會引起表型異常。在果蠅的棒眼(bar)遺傳中，由于重復造成的表型變異及基因作用的劑量效應表現非常明顯。隨著16A區段重復數目的增多，降低紅色小眼數的劑量效應越明顯。除了基因的劑量效應外，在棒眼基因(B)重復次數相同但位置不同時，也表現出不同的表型效果。果蠅棒眼基因的劑量效應和位置效應V型位置效應：局限于雜合狀態的基因，其中常染色質區的顯性基因由于倒位、易位而與異染色質區相連接，從而導致在部分組織中這些野生型基因受到抑制，最終表現為野生型和突變型的鑲嵌花斑。果蠅眼色的紅、白嵌合，小鼠皮毛色的棕、灰嵌合，玉米籽粒的顏色斑點等現象都屬于這一類型。果蠅的白眼基因(w)位置在X染色體的末端的常染色質區。如果帶有它的等位基因即野生型紅眼基因(W+)的X染色體末端被易位到另一染色體的異染色質區，而與W+等位的白眼基因(w)仍處在正常X染色體的原末端位置上，則雌性易位雜合體果蠅(W+/w)的復眼呈現紅白嵌合的花斑。如果被易位的基因是w而不是W+,則雌性果蠅(W+/w)的復眼還是正常的紅色。（W>wineuchromatin）常染色質（Wgenebesilencedinheterochromatin）異染色質

WWww

WwRedeye

Wwwhiteeye

Positioneffect3.2擬等位基因概念的提出

（pseudoalleles）

Multiplealleles復等位基因野生型基因A向不同方向發生突變形成不同狀態的等位基因，總稱為復等位基因。

a1A

a2

a3Aa1a2a1a1×a2a2

a1a2(nowildtype)

黑腹果蠅紅眼由一個顯性基因控制，位于X染色體上，果蠅眼睛還有許多其他顏色，如粉紅色、杏色、伊紅、象牙色和白色等突變型。早期研究認為控制這些眼睛顏色性狀的基因是等位的，之間是復等位關系。用“＋”代表野生型紅色眼基因，wa代表杏色眼基因，w代表白色眼基因。But!W

w-

wa

redeye(w.t)w-wa×

wa

Y

Xwa

Y

Xw-

Xwa

Xw-

Xw-

Y

Xwa

Xwa

Xwa

XwaY

?1/1000W.Tredeyewhiteeye(mut)amygdaloideye(mut)

inDrosophila果蠅

擬等位基因黑腹果蠅中wa代表杏色眼基因,w代表白色眼基因，且都位于X染色體上。Pwawa×wY杏色白色F1wawwaY(杏色眼）

F2wawawawwaYwY若wa和w為等位基因，F2應該只有親本兩種表型，但在大量的F2群體中卻出現了1/1000野生型紅眼，紅眼不是突變產生，因為不可能出現如此高的頻率。

Xw YXwa

XwaXw XwaYXwa

XwaXw XwaY

Xwa YXwa

XwaXwa XwaYXw

XwaXw XwY?1/1000W.Tredeye進一步研究證明：這是由于杏色眼基因和白眼基因在染色體上所占的位置（座位）相同，但屬于不同的位點，因而它們之間可以發生交換。

Pwa+/wa+×+w/YF1wa+/+wwa+/Y

（配子）（配子）wa++wwaw++wa+YF2出現++/wa+和++/Y（紅眼野生型）

Xwa

w+ YXwa

w+

Xwaw+Xwaw+

Xwaw+YXw+w

Xw+wXwaw+

Xw+wYXw+w+

Xw+w+Xwaw+

Xw+w+YXwa

w

XwawXwaw+

XwawYwaw+w+w杏色眼w+w+waw紅色眼transcis順反位置效應（cis-transpositioneffect)：這種由于排列方式不同而表型不同的現象。wa+/+w兩個突變分別在兩條染色體上，稱為反式（trans);

waw/++兩個突變同時排在一條染色體上，而另一條染色體上兩個位點均正常，稱為順式（cis)。反式表現為突變型，順式排列為野生型。擬等位基因（pseudoallele)：將這種表型效應類似緊密連鎖的功能性等位基因，但不是結構性的等位基因稱為pseudoallele。擬等位基因：表型效應相似，功能密切相關，在染色體上的位置又緊密連鎖的基因。它們象是等位基因，而實際不是等位基因。擬等位基因的發現也證明基因的可分性。擬等位基因：作用相同，位于緊密相近位點上的非等位基因。由于緊密連鎖很難發生交換，因此使用普通的等位基因驗測法（allelismtest）往往誤認為是等位基因，故稱擬等位基因。普通果蠅中的眼色遺傳的W+、Wa、W-等基因便是擬等位基因的典型例子。雖然現在稱為擬等位基因，但在通過順反位置效應的互補測驗證明機能上屬同一基因時，應該說它是突變部位不同的等位基因。

緊密連鎖（交換率極低），功能相似

SingleSimplePropagationPopulationGeneticsdeveloping

PseudoAlleles

From1940’sMicrobeasgeneticresearchmaterialA1A2

a1a2

w.tMut.A1

a2

a1A2

順反子理論

Theoryofcistron(S.Benzer1955)

對經典的基因概念的

第一次重要修正與發展

Diplococcumpneumonice

DNAasgeneticmaterial

1948.retired,TheNobelcommitteehasbeencriticizedfornotrecognizingAvery’sachievementbeforehisdeath(1877-1955)1941.Beadle&TatumNurasporacrassaOnegene----oneenzyme

1944OswaldAvery(Canada)BachelorJacob&MonodEscherichiacoli

Lactoseoperon

1955.

S.BenzerE.coliT4phage

Cistron理論基礎基因是DNA分子上一個特定的區段，就其功能來說是一個獨立單位。在這一特定的DNA片段內含有許多突變位點，muton，即突變后可以產生變異的最小單位。這些突變位點之間可以發生重組，因此一個基因內含有多個重組單位，也稱recon，即不能由重組分開的最小單位。從理論上分析，基因內每一對核苷酸的改變就可導致一個突變的發生，每兩對核苷酸之間就可發生重組。由此可見，一個基因具有多少對核苷酸就有多少個突變子和相應數目的重組子，但實際上突變子的數目小于核苷酸對數，重組子數小于突變子數。順反子學說打破了“三位一體”的基因概念，把基因具體為DNA分子上特定的一段順序，即負責編碼特定遺傳信息的功能單位——順反子。其內部又是可分的，包含多個突變和重組單位。S.Benzer噬菌體的突變型

噬菌斑形態的突變型；寄主范圍的突變型；條件致死突變型（T4的rⅡ突變）。①噬菌斑形態突變型：一些是由于侵染寄主后溶菌速度的快慢而形成大小不同的噬菌斑（plaque）；另一些是由于被感染細菌是全部或是部分被殺死而形成清晰或混濁的噬菌斑。一般烈性噬菌體如T2、T4以及ΦX174等形成清晰噬菌斑，而溫和噬菌體如λ和P1等則形成混濁噬菌斑。②寄主范圍突變型：噬菌體感染細菌時，首先吸附于細胞表面專一受體上，由受體基因控制，如果受體發生改變，可能使噬菌體不能附著，從而該噬菌體的寄主范圍縮小。另外噬菌體突變也可擴大寄生范圍。因為決定噬菌斑形態和宿主范圍突變的基因在其基因組中相當狹窄的特定區段里，大多數基因涉及生命過程必不可少的功能，所以上述突變通常是致死的。③條件致死突變型：噬菌體大部分基因的功能為復制和產生子代所必需，這些基因的突變是致死的，不能形成噬菌斑，其中有些致死突變在限制條件下致死，而在許可條件下可形成噬菌斑，這種突變稱條件致死突變。條件致死突變型在遺傳學研究中具重要意義，通過這種突變已鑒定出噬菌體的大部分基因。Benzer所用T4的rII突變就是遺傳學研究中所用的第一個條件致死突變型。

T4噬菌體有多個迅速裂解突變型，分別稱為rl，rII，rIII等，它們位于T4染色體DNA的不同區段，這3組突變型由于在大腸桿菌不同菌株上的反應不同可以相互區別。T4rII突變使所侵染細胞迅速裂解形成大噬菌斑，所以稱為rII突變型。Benzer對rII區域的突變進行了分析：rII突變感染大腸桿菌B菌株后迅速裂解，形成比野生型大的噬菌斑。rll突變型感染帶有原噬菌體的大腸桿菌K（λ）菌株時，不產生子代，而野生型T4rII在大腸桿菌K（λ）菌株中能正常增殖?；A遺傳學研究首先須有突變型，然后分析突變型間的關系。重組測驗與互補測驗是確定這種關系的兩個基本方法。重組測驗是通過遺傳圖距確定突變的空間關系。互補測驗是確定突變的功能關系。3.3Theoryofcistron(S.Benzer1955)

Mut.T4rII:rII107,rII105,rII51,rII47……(3000)PhageE.coliBE.colik12Plaque（噬菌斑）W.tT4Mut.T4rII白,小,邊緣模糊白,小,邊緣模糊大，圓，邊緣清晰都有相同的表型，那么這3000多個突變型是否都是影響同一種遺傳功能？也就是說它們是屬于一個基因還是幾個基因？通過重組測驗和互補測驗就可以解決這一問題。

rII47

0

0

rII102

E.coliB

planeE.coliB

BlottingintoplaneE.coliK12（λ）

Recombinationassay

（重組測驗）

0

0

rII47

rII104

一份再接種大腸桿菌B菌株，在大腸桿菌B菌株的細胞中r47+、+r104、r47r104、++都能生長，因此在此平板上可統菌體的總數；另一份溶菌液接種于大腸桿菌K(λ)菌株（帶有原噬菌體的大腸桿菌K(λ)菌株

）中倒平板，只有++重組子長，由于rⅡ雙重突變的交互重組子r47r104不能生長，所以無法檢出，但是它頻率和++相等，因此估算重組子數要把++數乘以2，代入公式：利用兩個rⅡ不同突變型如r47+和+r104在許可條件下進行雙重感染，即同時侵染大腸桿菌B菌株，形成噬菌斑后收集溶菌液，將此溶菌液等分兩份；重組頻率=2×+

+噬菌斑數噬菌斑數總數×

100=2×大腸桿菌K(λ)菌株上的噬菌斑數大腸桿菌B菌株上的噬菌斑數總數×

100這一測定方法稱為重組測驗，是以遺傳圖距的方式確定突變子之間的空間關系。這種方法測定重組頻率是極其靈敏的，即使在106rⅡ噬菌體中只出現一個重組子，也可通過感染大腸桿菌K(λ)菌株的平板檢查出來。但實際上所觀察的最小重組頻率為0.02％，即0.02個圖距單位，還沒有發現小于這個數值的重組頻率。也有可能所觀察的最低重組頻率與假定相鄰核苷酸對可以重組的預期值是接近的。T4染色體有1.8×105個核苷酸對，其長度為1500個圖距單位，因此0.02個圖距單位約等于2個核苷酸對。這當然是粗略的估算，即使如此，也有理由認為基因內相鄰核苷酸位置上的突變是可能重組的。至于有些rⅡ點突變之間不產生重組子，有可能是同一核苷酸對的不同改變。由此可見重組子的單位可小到相當于一個核苷酸對。1.0r47r104

r101r103r105r106r51r100.51.05.02.95.8Threeinone!

RIIregion

RII4710410110310510651102

Howmanygenes?！

0

0

rII47

rII106

0

0

rII106

rII51

Complementaryassay

planeE.coliK12(λ)recombination?!functioncomplementaryrII47rII106rII106rII51difficultpropagationrecombinationWhy?How?Ab1

Ab2

a1BAb2相依為命！依據：Onegeneoneenzyme

Mutant

Wildtype

無能為力！

雜合二倍體內，野生型基因對突變型等位基因,可以發生功能的補償,產生功能互補效應帶有不同突變位點的噬菌體同時感染一個E.coli，構成雙突變雜合二倍體，組成互補測驗體系，以測定各突變位點所在基因的等位性

Ab1

Ab2

a1BAb2不同的等位基因

同一等位基因

功能互補效應的測驗體系具有

不具有

突變位點處于a1BAb2Ab1

Ab2

Benzer的互補測驗中所用的兩個突變型，分別位于兩條染色體上，這種組合方式稱為反式排列，如果兩個突變同時位于一條染色體上，則稱為順式排列。在互補測驗中，兩個隱性突變如表現出互補效應，則證明這兩個突變型分別屬于不同基因；如不能表現出互補，則證明這兩個突變型是在同一基因內。+

-++ABABBAAB順式測驗

反式測驗突變發生在同一順反子內突變發生在不同順反子內在順式排列中，不論是兩個基因的突變，還是同一個基因內兩個位點的突變，在互補測驗中均表現出互補效應。但如果是屬于同一基因的不同位點的突變，則順式構型表現互補，反式構型則不能互補。這顯然說明基因是一個獨立的功能單位：在順式排列里兩個突變位點集中在一個功能單位時，另一等位基因的功能則是完全正常的，所以表現互補；在反式排列中兩個等位基因各有一個位點發生突變，都喪失其功能，所以不能互補。rII4710410110310510651102

●●●●●●●●Agene

Bgene

rIIofT4phageincludingtwogenesBenzer將不同突變間沒有互補的功能區稱為順反子（cistron）。一個順反子就是一個功能水平上的基因，因此常用順反子作為基因的同義詞。每個順反子在染色體上的區域稱為基因座，而每個基因座中有若干個突變位點，是順反子內部能發生突變的最小單位。在不同的突變之間可以重組。順反子假說（Theoryofcistron）

Cistron

是基因的同義詞

在一個順反子內，有若干個突變單位突變子(muton)

在一個順反子內，有若干個交換單位交換子（recon）

基因內可以較低頻率發生基因內的重組，交換

pseudoalleles

是基因內的突變體

mut1Xmut2

W.t

是基因內發生交換的結果

cistron

概念的提出是對經典的基因概念的動搖,是對pseudoalleles概念的修正

基因是一個具有特定功能的，完整的，不可分割的最小的遺傳單位threeinoneoneinone基因內互補：互補測驗中已知同一順反子內兩突變不能互補，但有例外。發生于同一基因內兩個不同位點突變致使兩條原來相同的多肽轉變成兩條分別在不同位點上發生變異的多肽鏈，而后將這兩條多肽構成雙重雜合子，兩者配合起來，可不同程度的恢復酶的活性部位，稱為基因內互補（intrageniccomplementation）。基因內互補對互補測驗存在一定干擾，通過研究發現，基因內互補與基因間互補可區分開：①基因間互補普遍存在，而同一基因內不同位點突變絕大多數不能互補，只有少數例外。②基因內兩個突變能互補的只能是點突變，無缺失，突變一定是錯義突變，不是無義突變或移碼突變；③基因內互補作用的酶活性明顯低于正常水平，最多只有野生型酶活性的25％，形成的蛋白質常有某種異常，如溫度的穩定性或pH依賴性等。

3.4等位基因（Allele,Allomorph）概念的發展DNA多型性檢測技術的發展(RFLP,RAPD)

Allele

同一座位存在的兩個以上不同狀態的基因,其總和稱之為復等位基因（multiplealleles）（A,a1,a2..）

全同等位基因

(homoallele)

非全同等位基因

(heteroallele)

Allele

具有相對差異的DNA區域

TAAAGTAAT

TAAAGCAAT

site

Genelocus

Muta1Muta2×W.tAMuta1Muta2ATTCTGAGCTATTCGGAGCT

ATTCAGAGCT

ATTCGGAGCTATTCAGAGCT

(mut2)

ATTCAGAGCTATTCGGAGCT

(mut1)

全同等位基因在同一基因座位(locus)中，同一突變位點（site）向不同方向發生突變所形成的等位基因(homoallele)

非全同等位基因；在同一基因座位（locus）中，不同突變位點（site）發生突變所形成的等位基因(heteroallele)。

site

Genelocus

Muta1Muta2×siteW.tAMuta1Muta2ATTCTGAGCT

ATTCGGAGCTATTCTGAGATATTCGGAGCTATTCGGAGAT

(mut)ATTCTGAGATATTCTGAGCT(W.t)

Lac.OperonLactose3.5操縱子理論(Lactoseoperon1961.Jacob,Monod)

IPOZYA

zya

某一基因功能的表現是若干基因組成的信息表達的整體行為最古老的觀點是將基因本身看作是生物的結構物質;第二種觀點，認為基因是酶（或像酶一樣起作用），作為體內化學過程的催化劑;基因被看成是能量傳遞的一種手段;把基因看作是特殊信息的傳遞者;現代基因階段實際上是重新認識基因的階段，基因是DNA分子中含有特定遺傳信息的一段核苷酸序列，是遺傳物質的最小功能單位。對于編碼蛋白質的結構基因來說，基因是決定一條多肽鏈的DNA片段。

★transcritable,translatablegene(Z,Y,A)Transcritablebutnon-translatablegene(tDNA,rDNA)Non-transcritable,non-translatablegene(promoter,operator)

3.6基因的類型★cisactionelement

AffectstheactivityonlyofDNAsequencesonitsownmolecularofDNA,thispropertyusuallyimpliesthatthefactordoesnotcodeforprotein通過核苷酸自身的特異二級結構控制與它緊密連鎖的結構基因的表達一般不編碼蛋白質(無基因產物的DNA功能區)

★transactionfactorAffectstheactivityofanygenelocatedongenomebyitstranslatedproduct.通過擴散自身表達產物（酶，調節蛋白）控制其他基因的表達可轉錄，可翻譯調節蛋白的DNA功能區可通過互補測驗體系確定其功能區域3.7DNA是主要的遺傳物質最初揭示基因的化學本質的是德國的蒂賓根大學的FriedrichMiescher

。1869年,他從傷員的膿血繃帶的白細胞中分離了核酸。他發現這種核酸中含有磷酸組成的物質，他命名為核素。核素絕大多數是染色質，是DNA和染色體蛋白組成的復合物。在19世紀末，DNA和RNA都在細胞中從與它們結合的蛋白質上分離到了。對于核酸的細致分析就得以進行。從1930年開始，RNA由核糖和四種含氮的堿基組成，DNA由脫氧核糖和四種含氮的堿基組成。每一個堿基都通過糖苷鍵形成核苷。我們先介紹基因是主要遺傳物質的實驗。

DNAisamaingeneticmaterial

Istheproteingeneticmaterial?復制?表面遺傳信息?

RNAisgeneticmaterialalsoTobaccoMosaicVirus(TMV)▲Hershey

lambdarphagecycle▲Watson&Crich

DNAdoublehelixRIIDNASIII▲1928Griffith1944AveryO.TTheideathatgeneticmaterialisnucleicacidhaditsrootsinthediscoveryoftransformationin1928,FrederickGriffith（弗雷德里克·格利菲斯）

Rstrainisbenign(lackingaprotectivecapsule,itisrecognizedanddestroyedbyhostsimmunesystem)Sstrainisvirulent(polysaccharidecapsule多糖外殼preventsdetectionbyhostsimmunesystem)由R型的肺炎球菌轉化為S型肺炎球菌的現象，稱之為轉化現象。為什么會發生這種轉化現象呢？當時人們推想一定是S型肺炎球菌的某些物質被R型肺炎球菌吸收了，使它轉變為S型肺炎球菌。但是，這是什么樣的化學物質？

？Conclusion:RstrainisbenignConclusion:

Sstrainisvirulent

Conclusion:

killedSstraincellSarebenignConclusion:

livedRstraincellSweretransformedRstrainLiveSand

RstrainsisolatedfromdeadmouseTransformationofageneticcharacteristicofabacterialcell(Streptococcuspneumonias)

byadditionofheat-killedcellsofageneticallydifferentstrain.HereweshowanRareceivingachromosomalfragmentcontainingthecapsulegenefromaheat-treatedScell.SincemostRcellsreceiveotherchromosomalfragments,theefficiencyoftransformationforagivengeneisusuallylessthan1%.Pathogenic（致病的）OswaldAvery（奧斯瓦德·埃弗里）,ColinMacLeod（科林·麥克勞德）,andMaclynMcCarty（麥克林·麥卡迪）

IsolationofachemicallypuretransformingagentDNA:TheTransformingMaterial

把S型肺炎球菌磨碎用水抽提，發現這種抽提液中有蛋白質、DNA、脂肪和糖類等化合物。然后將抽提液放在培養基中，并用于培養R型肺炎球菌，結果發現在培養基里產生S型肺炎球菌。這與格里菲斯所看到的轉化現象一樣，因此可以考慮在這種抽提液中確實存在著某種促成性狀轉化的因子。但這種因子是蛋白質，還是DNA，或是其他物質？

從S型肺炎球菌中抽取出提純的DNA，放到R型肺炎球菌的培養基上時，結果在那里發現了S型肺炎球菌，而用蛋白質或其他物質的抽提液代替DNA時，并沒有發生這種現象。在DNA的抽提液里加些蛋白酶時，并不影響實驗結果，但若加進DNA酶時，轉化現象便消失了。

電泳顯示：將這種發生轉移的物質放于電場中觀察它的遷移情況。這同樣也是DNA的特點，因為它含有大量的負電荷。超速離心法：將這種發生轉移的物質放于超速離心器中（速度較高）測定其大小，這種物質沉淀比較快速，說明具有較大的分子質量，這也是DNA的特征。化學元素分析表明：這種產物的氮磷比例為1.67，這種比例使這種物質更趨向于是DNA，與蛋白質的富含氮而少含磷的特性相去甚遠。盡管在此實驗中少量的蛋白質的污染增加了氮磷比例。紫外分光光度學顯示：將這種物質放在紫外分光光度儀器中分析此種物質的最強紫外吸收特性，吸收光譜與DNA是相同的，在260nm處有最強吸收峰，而蛋白質的最強吸收峰在280nm處。ViralGenesAreAlsoNucleicAcids，AlfredHersheyandMarthaChase，1952

一個由蛋白質構成的噬菌體外殼，外殼里面就是噬菌體DNAPhageattachestohostcellandinjectsDNAPhageDNAcircularizeNewphageDNAandproteinsaresynthesizedandassembledintophagesCelllyses,releasingphage

LYTICCYCLEPhageDNAintegratesintothebacterialchromosome,becomingaprophage（原噬菌體）Bacteriumreproducesnormally,copyingtheprophageandtransmittingittodaugthercellsOccassionally,aprophageexits

thebacterialchromosome,initiatingalyticcycle

Thequestionisthis:DothegenesresideintheproteinorintheDNA?

問題是：基因存在于蛋白質中還是DNA中？DemonstrationthatonlytheDNA