第一講：三位一體的基因概念
一、三位一體的基因概念
- 基因確切存在
- 基因呈線狀排列在染色體上
- 基因決定某一特定性狀
- 基因可以突變
- 基因可交換
三位一體：
- 基因是功能單位
- 基因是突變單位
- 基因是重組單位
二、基因在染色體上的證據
- 染色體在有絲分裂中的行為
- 染色體在減數分裂中的行為
- 白眼性狀伴性遺傳
- 染色體不分離現象
第二講：三位一體基因概念的修正
一、基因是突變單位的修正
- 利用不同突變純合子雜交得到雜合子一代，根據子一代表型是突變型還是野生型來判斷不同突變是否屬於同一基因的實驗方法。
- 一個基因的內部可能有多種突變形式，基因並非突變的單位。
二、基因是重組單位的修正
- 基因內部在不同鹼基之間發生交換，產生少量重組類型的配子。
- 基因並非重組的單位
1、同點等位基因（homoallele）：在同一個基因內部的相同位點或重疊位點的不同突變基因，同點等位基因之間既不能互補也不能重組。
2、異點等位基因（heteroallele）：在同一個基因內部的不同位點的不同突變基因，異點等位基因之間不能互補，但可以重組。
三、基因是功能單位的修正
- 一個基因突變可以對應於一種物質合成障礙
- 一個基因一個酶
- 一個基因一條多態
蛋白質與多肽的聯系和區別
- 結構上：
- 多肽：多個氨基酸脫水縮合形成的線性氨基酸鏈。
- 蛋白子：可能只具有一條多肽鏈，也可能是由多條多肽鏈構成。
- 功能上：
- 多肽：有些具有生物活性，有些不具有生物活性
- 蛋白質：都具有生物活性
1、原核基因的結構
- 原核基因包括調控序列和結構序列兩部分
- 調控序列參與轉錄和翻譯的調控，結構序列被轉錄成mRNA，同時被翻譯成相應多肽
2、真核基因的結構
- 真核基因包括調控序列和結構序列兩部分
- 外顯子和內含子
- 5‘非翻譯區和3’非翻譯區
第三講：基因是可調控的
一、操縱子的基因結構與調控機制
誘導：induction
可誘導基因：inducible gene
1、乳糖操縱子
操縱子（operon）：包括結構基因、操縱基因以及結構基因的啟動子在內的整個連續的DNA結構單元稱之為操縱子
調節基因IacI：編碼阻遏基因，與IacO結合，阻止表達
2、乳糖操縱子的調控機制：
- 環境中無乳糖
- IacI編碼的的阻遏蛋白能夠與操縱基因結合
- 阻斷RNA聚合酶在啟動子上的移動
- 導致非常低水平的基因轉錄
- 環境中添加乳糖
- 乳糖變異為異乳糖
- 異乳糖與阻遏蛋白結合，改變構型，使得阻遏蛋白失去與操縱子基因結合的能力
- RNA聚合酶轉錄下游結構基因，開啟轉錄
3、色氨酸操縱子
操縱子模型是基因表達的一種負調控機制——調節基因的表達是關閉結構基因表達所必需的
誘導操縱子：游離的阻遏蛋白是由活性的，可以直接結合操縱基因，關閉基因表達，如乳糖操縱子
抑制操縱子：游離的阻遏蛋白是沒有活性的，只有在與共抑制物結合形成復合物的情況下，才能與操縱子結合，關閉基因表達，如色氨酸操縱子。
4、代謝抑制
- 代謝抑制（catabolite repression）：指的是葡萄糖的存在可抑制其他碳源利用的操縱子的誘導
- 代謝抑制是基因表達的一種正調節機制——調節基因的表達是打開結構基因表達所必需的
5、知識小結：
- 負調控機制（操縱子）和正調控機制（代謝抑制）。
- 原核生物可以根據環境變化開啟或關閉特定基因的轉錄
- 真核基因的表達調控更加復雜和精密
第四講：基因是割裂的
一、割裂基因的發現
實驗：腺病毒基因組DNA與Hexon的mRNA進行雜交，電鏡觀察。
現象：基因組片段可以和mRNA形成雜合雙鏈，但在雜合雙鏈的內部溢出3個單鏈DNA環
結論：Hexon基因內部出現斷裂，一些序列在mRNA中被刪除
割裂基因：真核生物基因的編碼序列在染色體上不是連續排列的，而是被內含子間隔開，因此真核生物的基因被稱為割裂基因
內含子：指的是成熟的mRNA中不出現的基因序列
外顯子：是在成熟的mRNA中出現的基因序列
二、RNA剪接與可變剪接
RNA剪接（RNA splicing）：從mRNA初始轉錄產物中去除內含子的過程
剪接復合體（splicesome）：mRNA的剪接依賴於特定的RNA-蛋白質復合物，即為剪接復合體
可變剪接（alternative splicing）指的是一個前體mRNA在不同的剪接方式下產生不同mRNA剪接變異體的現象
剪接變異體：又稱可變剪接體，有mRNA轉錄得到的，mRNA包含若干外顯子，經過剪接組合成不同長度的mRNA，翻譯成不同長度蛋白質，這種由同一基因不同外顯子組成的序列就是可變剪接體。
三、割裂基因的生物學意義
- 基因的表達調控
- 基因組的遺傳信息
- 基因的進化
四、知識小結
1、絕大多數真核基因是割裂的。初始轉錄產物經過剪接加工后，外顯子被保留在成熟的mRNA中，內含子被剪切。
2、割裂基因的內含子序列內蘊含了遺傳信息，調控信息和突變素材。
第五講：基因是可移動的
一、轉座和轉座元件的分類
1、轉座
- 染色體上排列成串的基因並不是固定的，基因可以在染色體上以不規則地反式進行運動，即轉座
- 能夠從基因組的一個位置運動到另一個位置的DNA序列被稱為可動基因（mobile gene），又稱為轉座元件（transposable ）
2、轉座的方式
第一種：cut-cut，paste-in（剪切，粘貼）：將轉座元件從原有位置切割下來，並插入到新的位置
DDE-轉座子
第二種：copy-out,paste-in（拷貝，粘貼）
這個過程需要獲得一份新的DNA拷貝，這個過程依賴於反轉錄酶RT，反轉錄酶RT以RNA轉錄產物為模板，合成新的DNA拷貝，再經過DDE轉座酶的加工，插入到染色體的新位置。
第三種：copy-out,copy-in（拷貝-拷貝方式）
這種反式也需要拷貝一份新的DNA拷貝，同樣依賴於反轉錄酶RT。但是，這類轉座元件同時編碼核酸內切酶，可以直接將反轉錄產物插入到染色體的新位置，而不依賴於DDE轉座酶。
TP-反轉錄轉座子
DNA轉座子
反轉錄轉座子：通過RNA為中介，反轉錄成DNA后進行轉座的可動元件。轉座過程稱為反轉錄轉座（retrotransposition）
二、細菌中的轉座元件
1、插入序列：Insertion Sequence——IS
IS最初是從大腸桿菌的lac-突變體中發現，IS的移動可造成lac的插入突變，切離后造成回復突變
IS插入宿主基因組后會造成交錯切割，從而在插入位置上產生短正向重復序列
插入序列如果切離精確，可使IS誘發的突變恢復為野生型。
插入序列的不精確切離，可使插入位置附近的宿主基因發生缺失。
第六講：基因突變