基因概念的发展及对我的启示
基因的概念及发展
基因的概念及发展基因(gene)这个名词是1909年由遗传学家约翰逊(W．Johannsen)提出来的。
他用基因这一名词来表示遗传的独立单位，相当于孟德尔在豌豆试验中提出的遗传因子。
顾名思义，基因不仅是一个遗传物质在上下代之间传递的基本单位，也是一个功能上的独立单位。
在遗传学发展的早期阶段，基因仅仅是一个逻辑推理的概念，而不是一种已经证实了的物质和结构。
由于科学研究水平的不断提高，从浅入深，由宏观到微观，基因的概念也在不断的修正和发展。
在20世纪30年代，由于证明了基因是以直线的形式排列在染色体上，因此人们认为基因是染色体上的遗传单位。
20世纪50年代以后，随着分子遗传学的发展，1953年在沃森和克里克提出DNA的双螺旋结构以后，人们普遍认为基因是DNA的片段，确定了基因的化学本质。
20世纪60年代，本茨(S．Benzer)又提出了基因内部具有一定的结构，可以区分为突变子、互换子和顺反子三个不同单位。
DNA分子上的一个碱基变化可以引起基因突变，因此可以看成是一个突变子；两个碱基之间可以发生互换，可以看成是一个互换子；一个顺反子是具有特定功能的一段核苷酸序列，作为功能单位的基因应该是顺反子。
从分子水平来看，基因就是DNA分子上的一个个片段，经过转录和翻译能合成一条完整的多肽链。
可是，通过近年来的研究，认为这个结论并不全面，因为有些基因在转录出RNA以后，不再翻译成蛋白质，如rRNA和tRNA就属于这种类型。
另外，还有一类基因，如操纵基因，它们既没有转录作用，又没有翻译产物，仅仅起着控制和操纵基因活动的作用。
特别是近年来发现，在DNA分子上有相当一部分片段，只是某些碱基的简单重复，这类不含有遗传信息的碱基片段，在真核细胞生物中数量可以很大，甚至在50％以上。
关于DNA分子中这些重复碱基片段的作用，目前还不十分了解。
有人推测可能有调节某些基因活动和稳定染色体结构的作用，其真正的功能尚待研究。
因此，目前有的遗传学家认为，应该把基因看作是DNA 分子上具有特定功能的(或具有一定遗传效应的)核苷酸序列。
听生物基因讲座心得体会
近日，我有幸参加了一场关于生物基因的讲座，这场讲座由我国著名的生物学家主讲，深入浅出地介绍了基因的基本概念、研究现状以及未来发展趋势。
通过这次讲座，我对生物基因有了更为全面和深入的认识，以下是我的一些心得体会。
一、基因的基本概念在讲座中，主讲人首先介绍了基因的基本概念。
基因是生物体遗传信息的基本单位，它决定了生物体的性状和特征。
基因位于染色体上，由DNA分子组成。
每个基因包含一定数量的碱基对，这些碱基对按照一定的顺序排列，形成了遗传密码，进而决定了生物体的性状。
二、基因的研究现状1. 基因测序技术随着科学技术的不断发展，基因测序技术取得了重大突破。
人类基因组计划的成功实施，使得我们能够解读人类基因组的全部信息。
如今，基因测序技术已经广泛应用于医学、农业、生物技术等领域，为人类健康、疾病治疗和生物资源开发提供了有力支持。
2. 基因编辑技术近年来，基因编辑技术取得了显著成果。
CRISPR/Cas9技术作为一种新型的基因编辑工具，具有高效、简单、低成本等优点。
该技术可以实现精确地修改基因，为治疗遗传性疾病、改良农作物等提供了新的途径。
3. 基因治疗基因治疗是指将正常基因导入患者体内，以纠正或补偿缺陷和异常基因的治疗方法。
近年来，基因治疗取得了显著进展，为许多遗传性疾病的治疗带来了希望。
三、基因的未来发展趋势1. 基因组学研究基因组学研究将继续深入，揭示更多基因的功能和调控机制。
通过对人类基因组的研究，我们可以更好地了解人类疾病的发病机制，为疾病预防、诊断和治疗提供依据。
2. 基因编辑技术的应用基因编辑技术将在更多领域得到应用，如治疗遗传性疾病、改良农作物、提高生物制品的产量和质量等。
同时，基因编辑技术也将面临伦理和安全等方面的挑战。
3. 基因治疗的发展基因治疗将不断取得突破，为更多疾病的治疗提供新的方案。
然而，基因治疗在临床应用中仍面临诸多问题，如安全性、有效性、长期效果等。
四、个人感悟通过这次讲座，我深刻认识到生物基因在人类社会发展中的重要作用。
基因的概念与发展历史
• 1956年 华盛顿大学 A.Kornberg利用大肠杆菌的 细胞液，在体外合成了DNA，两年后分离出了 DNA聚合酶。（Nobel Prize)
• 1967 Kornberg在试管内合成了噬菌体的 DNA,并 用DNA连接酶将它们连接成环状。1970，发现和 分离了限制性内切酶。
• 1972年Stanford大学的Paul Berg用EcoRI把猿猴 空泡病毒和噬菌体的DNA切开，然后在这两种病 毒的节开的DNA末端用末端转移酶加A和T，使这 两个DNA在体外结合，再用DNA聚合酶补平缺口， 最合用它们的连接点封闭成一头的重组DNA分子-----
基因工程的理论依据
不同基因具有相同的物质基础。DNA DNA是可切割的。除少数基因重叠排列外，大
多数基因彼此之间存在着间隔序列。 基因是可以转移的。生物体内有的基因可以在
染色体DNA上移动，甚至可以在不同染色体间 进行跳跃 多肽与基因之间存在对应关系。 遗传密码是通用的。 基因可以通过复制把遗传信息传递给下一代。 获得相对稳定的转基因生物。
• 1993 基因工程西红柿在美国上市 • 1997 英国罗斯林研究所 多莉羊 • 1999.9 中国获准加入人类基因组计划.负责测定人类
基因组全部序列的1% • 2000.6.26 科学家公布人类基因组工作草图 • 2001.2.11 公布人类基因组基本信息 • 2002 水稻基因组 • 2009 玉米基因组 • 2010 苹果基因组 • 2012 柑橘基因组
在细胞分裂时，DNA 的合成应是“半保留复制”的模式。
细菌培养在含15N 的培养基 中 细菌培养在含14N 的培养基中 一代 两代
证实半保留复制的实验
DNA作为遗传物质的功能
（1）贮藏遗传信息的功能 （2）传递遗传信息的功能 （3）表达遗传信息的功能
基因的概念及发展
果蝇眼面大小遗传的剂量效应和位置效应
779
358
68
45
25
Illustration of the different sizes of compound eyes of the female Drosophila melanogaster as caused by the varying numbers of facets. The size of the eye is influenced by the position effect 果蝇的X染色体上16A区段
杂种内的镶嵌特征是亲本胚芽混合所致。
他认为在生活周期的任何阶段细胞都可放出胚芽， 胚芽随血液循环到达生殖细胞，并传递给后代。
4.种质论（Theory of germplasm, Weismann，1885）
多细胞生物的细胞可分为“体质”和“种质” 后天获得性只能改变体质（Somatoplasm,体细胞），
遗传性状由遗传因子决定 遗传因子成对存在 生殖细胞中具有成对因子中的一个 每对因子分别来自雌雄亲代的生殖细胞 形成生殖细胞时，成对因子相互分离 生殖细胞的结合是随机的 遗传因子有显隐性之分
孟德尔定律：
分离定律（Law
of segregation） 自由组合定律（Law of independent assortment） 否定了融合遗传、泛生论及获得性遗传理论 为颗粒遗传理论（particulate theary of inheritance ）奠定 了基础 1900年，孟德尔定律被重新发现
什么是基因（gene）？
基因是原核、真核生物以及病毒的DNA和 RNA分子中具有遗传效应的核苷酸序列，是遗 传的基本单位和突变单位以及控制性状的功能 单位。
第一讲 基因的基本概念
第一讲基因的基本概念吴乃虎中国科学院遗传与发育生物学研究所2005年8月目录一、基因概念的演变1．基因学说的创立2．基因与DNA分子3．基因与DNA的多核苷酸区段4．基因与多肽链二、基因与基因工程1．基因研究的简单历史回顾2．基因的定义3．基因的数量三、基因的化学本质与编码产物1．基因的化学本质2．基因的编码产物3．基因与蛋白质的数量关系四、基因的结构1．基因的组成部分2．原核基因的结构3．真核基因的结构4．基因的终产物五、基因的类型1．以拷贝数分类2．根据产物类型分类3．根据表达特性分类4．遗传选择标记与标记基因六、基因图与基因作图1．遗传图2．物理图七、基因座八、基因扩增1．基因增加2．基因减少3．基因扩增九、基因表达1．正义链和反义链2．基因表达定义3．基因表达的过程4．基因表达的时空特异性5．基因表达活性的调控十、基因克隆1．克隆的概念2．基因克隆定义十一、基因工程定义1．有关基因工程的名词术语2．“遗传工程”与“基因工程”这两个术语的差别3．基因工程定义4．基因工程的主要内容第一讲基因的基本概念一、基因概念的演变1．基因学说的创立G. Mendel(1857-1864)根据豌豆杂交试验，创立了遗传因子分离律和遗传因子独立分配律——提出了遗传因子的概念W. Johannsen 在1909年提出了用“基因”这个术语代替Mendel的遗传因子——基因术语的提出*此时所谓的“基因”，并不代表物质实体，而是一种与细胞的任何一种可见形态结构毫无关系的抽象单位，因此那时所指的基因只是遗传性状的符号，还没有涉及基因的物质概念。
T. H. Morgan 1910年的工作，头一次将代表某一特定性状的基因，同某一特定的染色体联系起来了，使得科学界普遍接受了Mendel的原理——基因与染色体联系起来2．基因与DNA分子尽管由于Morgan等人的出色工作，使基因学说得到了普遍的承认，但直到1953年Watson-Crick DNA模型提出之前，人们并不理解：a.基因的物质内容和结构特征；b.位于细胞核中的基因如何控制发生在细胞质中的生化过程；c.在细胞分裂过程中，为何基因可准确地复制自己。
基因的概念及发展
♣ 交换单位：基因间能进行重组，并且是交换 的最小单位。
♣ 突变单位：一种基因能突变为另一种基因， 产生等位基因。
A a
♣ 功效单位：控制有机体的性状。
(1926 T. H. Morgan)
三、基因概念的发展
1. 位置效应（position effect）
一种基因随着染色体畸变 而变化它和邻近基因的位置关 系，从而变化了表型效应的现 象称位置效应。
characteristics, Lamarck,拉马克, 1809)
物种的形成是对环境的适应过程，后天所获得 的性状(character)能够遗传给下一代。
例如长颈鹿的祖先是短颈的，由于地上的草不 够，它们需要伸长颈部去吃树上的叶，那么下 一代的颈就会变长。如此一代一代伸长下去， 就变成用今进天废退的长否认颈遗鹿传。物质的存在
遗传性状由遗传因子决定 遗传因子成对存在 生殖细胞中含有成对因子中的一种 每对因子分别来自雌雄亲代的生殖细胞 形成生殖细胞时，成对因子互相分离 生殖细胞的结合是随机的 遗传因子有显隐性之分
孟德尔定律：
分离定律（Law of segregation） 自由组合定律（Law of independent assortment）
1926
典型基因概念
• 基因是染色体上的实体 • 基因象念珠(bead)状孤立地呈线性排列在染色体上
• 基因是“三位一体” (Three in one)
交换(cross-over unit) 突变(mutation unit) 功效(functional unit)
“三位一体”的
最小的 不可分割的 遗传单位
基因是最小的功效单位
Locus (loci ) ： 基因座 Site： 位点
基因概念的发展与认识
基因概念的发展与认识摘要：基因作为遗传学中的核心概念，其每一步发展都意味着遗传学的一次革命和突破。
随着对基因的不断的探索和研究，对基因的认识也不断加深，人们也更多的利用对基因的认识，来实践我们的生活之中，推动科学的不断发展。
关键词：基因概念发展认识正文：一、基因的发展史：在遗传学发展的早期，基因仅仅是一个逻辑推理的概念。
随着科学水平的提高。
基因的概念也不断的修正和发展。
基因的发展历程大致可分为以下几个阶段：1、经典遗传学阶段1．1孟德尔的遗传因子阶段①遗传学奠基人孟德尔，通过八年的豌豆杂交实验，利用花色等几种相对性状，于1866年发表了著名的《植物杂交试验》的论文。
文中指出，生物每一个性状都是通过遗传因子来传递的，遗传因子是一些独立的遗传单位。
这样遗传因子作为基因的雏形概念诞生了。
但此时并不知道基因的物质概念。
②1903年美国学者萨顿和鲍维里两人注意到在杂交试验中遗传因子的行为与减数分裂和受精中染色体的行为非常吻合，他们推论出“遗传因子”就在染色体上。
1.2基因术语的提出①1909年丹麦遗传学家约翰逊在《精密遗传学原理》一书中提出“基因”概念，以此来替代孟德尔假定的“遗传因子”。
从此，“基因”一词一直伴随着遗传学发展至今。
1.3摩尔根等对基因的研究①通过摩尔根和他的学生们利用果蝇作了大量研究。
于1926年出版了巨著《基因论》，从而建立了著名的基因学说，首次完成了当时最新的基因概念的描述，即基因以直线形式排列，它决定着一个特定的性状，而且能发生突变并随着染色体同源节段的互换而交换，它不仅是决定性状的功能单位，而且是一个突变单位和交换单位.。
“三位一体学说”②1941年，比德尔和塔特姆提出一个基因一个酶学说，证明基因通过它所控制的酶决定着代谢中生化反应步骤，进而决定生物性状。
因此经典遗传学认为：基因是一个最小的单位，不能分割；既是结构单位，又是功能单位。
具体指：①基因是化学实体，以念珠状直线排列在染色体上。
基因的概念及发展
2、顺反测验：设有两个独立起源的隐性突变具有类似的表 现型判断是属于同一个基因突变，还是属于两个基因的突 变，即判断是否属于等位基因
➢ 建立双突变杂合二倍体； ➢ 测定突变间有无互补作用。
顺式杂合子
反式杂合子
（讲义有互补作用：突变来自不同基因则每个突变的相对位点
上都有一个正常野生型基因→最终产生正常mRNA，其个体表 现型为野生型
讲义983 Nobile
winner
（6假基因（pseudogene）：同已知的基因相似由于位 点缺失或突变而不能转录或翻译→没有功能的基因
小麦Ω醇溶蛋白真假基因比对结果
总结
经典遗传学基因的概念：“三位一体” 现代基因的概念：顺反子、突变子、重组子 顺反测验：验证突变位点是否位于同一基因 基因精细作图 现代基因概念的发展
2 3
4
小麦赤霉病抗性相关TaPDR7基因DNA与cDNA比对结果
（5跳跃基因（jumping gene）：即转 座子指染色体组上可以转移的基因
实质：能够转移位置的DNA片段
功能：在同一染色体内或不同染色体之间移
动→插入突变、DNA结构变异（如重复、缺
失等→表型变异
Ba法：Benzer 重组实验示意图
r47+和+r104 同时感染 E.coliB
E.coli B
双重感染
… …
E.coli B
全部子代 r47++r讲义
04,++,r47r104
只 有 + +
E.coli K(λ)
（3结果：重组值计算
重组值 =
2× r+r+ 噬菌斑数 噬菌斑总数
× 100%
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基因概念的发展及对我的启示
基因的概念是现代遗传学的中心概念，由其演化出来的一系列概念构成了现代遗传学乃至整个现代生物学的基本体系框架。
回顾基因概念的演变和发展，为我们正确理解基因概念，认识其本质和遗传学的发展历程具有重要的意义。
基因是遗传的物质基础，是DNA分子上具有遗传信息的特定核苷酸序列的总称，携带有遗传信息的DNA序列，是具有遗传效应的DNA分子片段，是控制性状的基本遗传单位，通过指导蛋白质的合成来表达自己所携带的遗传信息，从而控制生物个体的性状表现。
1，基因概念的起源
（1）C.R.Darwi的泛生论认为动物每个器官里都普遍存在微小的流动的泛生粒，以后聚集在生殖器官内形成生殖细胞繁殖后代。
泛生论虽然是混合遗传的解释，并不正确，但是他第一次肯定
有机体内部特殊的物质负责传递遗传性状这是合理的。
（2）E.H.Hae.ckel的独特分子学说, K.W.von.Nageeli的生殖质学说，H.
deVries的泛子学说都认为遗传物质是种极微小的粒子，并都带有
形而上学的成分。
（3）A.Weismann的种质学说认为生物体可分为体质和种质两部分，种质学说包含着科学合理的内核，已认识到遗传物质问题。
因此
可以说是基因的初步概念已经在种质学说中开始孕育萌动了。
2.基因概念的发展
1）经典遗传学阶段
（—）遗传因子学说基因的最初概念来自孟德尔的“遗传因子”，认为生物性状的遗传是由遗传因子所控制的，性状本身是不能遗传的，被遗传的是遗传因子。
（二）基因术语提出1909年，丹麦学者W．L．Johannsen提出了“基因”(gene)一词，代替了孟德尔的遗传因子。
但是只是提出了遗传因子的符号，并没有提出基因的物质概念。
（三）基因是化学实体1910年摩尔根等通过果蝇杂交实验研究性状的遗传方式得出连锁交换定律，证明基因位于染色体上，并呈直线排列，性别决定是受染色体支配的。
（四）三位一体学说1927年莫勒首先用X射线造成人工突变研究基因的行为，证明基因在染色体上有确切的位置，它的本质是一种微小粒子。
Morgan的“基因论”首次把基因的概念归纳为“三位一体学说”，遗传就是位于染色体上的粒子单位——基因的传递。
(五)一个基因一个酶学说1941年Beadle，G.w等人对红色链孢霉进行研究提出一个基因一个酶的观点，认为基因控制酶的合成，一个基因控制一个相应的酶，基因通过酶控制代谢继而控制性状，这是人们对基因功能的初步认识。
2）分子遗传学阶段
（一）基因的化学本质是DNA，有时是RNA 艾弗里和格里菲斯通过对肺炎双球菌的转化实验首次证明了基因的本质是DNA。
1956年，康兰特烟草病毒的研究中，证明了不具有DNA的病毒中RNA是遗传物质，从而基因的概念落实到具体的物质上。
（二）基因不是最小的遗传单位，基因是可分的1955年，Benzer，S.用大肠杆菌T4噬菌体为材料，分析了基因的精细结构，从而提出顺反子，突变子和重组子的概念，说明了基因的结构是可分的。
1961年，杰考伯和莫诺在对大肠杆菌产生糖苷酶的研究过程中，提出操纵子学说。
说明基因在功能上是可分的，基因在功能上不仅有转录成mRNA的结构基因，也有起着调节结构基因的功能活动的操纵基因和调节基因。
3.基因概念的现代发展
20世纪70年代，DNA体外重组技术和基因工程的技术成熟，人们对基因的结构和功能上的特征有了更多的认识，涌现出断裂基因，重叠基因，假基因，超基因，跳跃基因等基因的多元概念。
孟德尔把控制性状的因子称为遗传因子，约翰森提出基因这个名词，取代遗传因子，摩尔根等对果蝇，玉米的大量研究，建立了以基因和染色体结构为主体的经典遗传学。
随着分子遗传学和现代遗传学的发展，对基因的本质有了更深的了解和认识。
基因由最初的一个抽象名词，最后定义为基因组中一段具体的，可以编码蛋白质或RNA 的DNA序列，并成为生物学最重要的词汇之一。
基因的定义在面临着更大的挑战，人们发现基因的过程是十分艰难的，但是只要我们不懈努力，随着科技的进步，我们必将对基因有一个全新的认识，给基因的概念赋予新的内容，从而不断推动遗传学等其他生物学科的发展。