第五章分子水平上的基因功能.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 孙乃恩p200 * * * * * 二、原核类基因的表达调控 原核类基因表达的调控主要是在转录水平上 转录调控的基本单元是操纵子 根据操纵子学说，很多功能上相关的结构基因在染色体上串连排列，由一个共同的控制区来操纵着这些基因的转录。包含这些结构基因和控制区的整个核苷酸序列就成为操纵子（operon） 乳糖操纵子（lactose operon） 色氨酸操纵子（tryptophan operon） 乳糖操纵子（Jacob Monod） 诱导基因（inducing gene） 组成型基因（constitutive gene） 组成型突变体的突变位点集中在O和laci这两个基因位点 当E. coli生长在含有葡萄糖和乳糖的混合培养基上时，它首先利用葡萄糖而不利用乳糖 WHY？ 分解代谢产物阻遏——允许细胞优先利用葡萄糖 乳糖操纵子小结 无诱导物时，转录作用被阻遏蛋白抑制 加入诱导物，诱导物与阻遏蛋白结合使其失活，基因开放，转录出多顺反子mRNA CRP-cAMP复合物与CRP位点的结合，促进基因的表达和转录的起始 CRP-cAMP是正调节因子，阻遏蛋白是负调节因子 色氨酸操纵子 E. coli色氨酸操纵子控制色氨酸合成代谢中有关酶的合成 有弱化作用（attenuation）的精细调控 调节基因远离操纵子 启动子与结构基因不直接相连，二者被前导序列（leading sequence）隔开 色氨酸操纵子小结 调节基因trpR编码的阻遏蛋白不与操纵基因结合，只有当色氨酸过剩时，色氨酸会作为共阻遏物活化阻遏蛋白使其与trp操纵基因结合，从而阻断基因的转录 存在弱化子的调控，其实质是以翻译手段来控制基因的转录 通过阻遏作用和弱化作用的协同，体现了生物体内精密、高效的基因表达调控 三、真核类基因的表达调控 DNA结构与基因的表达调控 （染色质、DNA超螺旋、甲基化） 调控序列和调控蛋白对基因表达调控的影响 一个基因可以编码多个蛋白 （初级转录本的选择性剪接） RNA编辑 反义RNA mRNA的稳定性与基因表达调控 翻译后的蛋白质修饰在基因表达调控中的作用 四、原核和真核基因表达调控比较 原核生物 真核生物 DNA水平 无或弱 有 转录水平 操纵子形式 多种调控机制 转录后加工 无或弱 多种调控机制 运输水平 无 有 翻译水平 有 有 翻译后水平 弱 多种调控机制 本章要点 DNA是主要遗传物质的间接证据与直接证据 DNA分子一级结构及双螺旋结构模型要点，DNA复制的基本模型(半保留复制、复制的半不连续性) 遗传信息传递的中心法则与发展，转录、翻译的概貌 基因概念与性质的发展：经典遗传学与现代分子遗传学(基因的微细结构)，基因原初功能类型及几种特殊形式 原核及真核基因表达调控 * * * * * * * * * * * * (二) 基因的功能类型 根据基因的原初功能可以将基因分为： 1. 编码蛋白质的基因，即有翻译产物的基因。 如结构蛋白、酶等结构基因和产生调节蛋白的调节基因。 2. 没有翻译产物，不产生蛋白质的基因。 转录产物RNA不翻译，如编码tRNA、rRNA。 3. 不转录的DNA区段。 如启动子、操纵基因。启动子是转录时RNA多聚酶与DNA结合的部位。操纵基因是阻遏蛋白、激活蛋白与DNA结合的部位。 (三) 基因的几种特殊形式 1. 重复基因： 指在染色体组上存在多份拷贝的基因。重复基因往往是生命活动中最基本、最重要的功能相关的基因。 最典型的重复基因是rRNA、tRNA和组蛋白基因等。 2. 重叠基因： 同一段DNA序列，由于阅读框架或转录范围的不同，而同时成为两个或两个以上基因的组成部分 基因在染色体上可能有重叠，甚至一个基因完全存在于另一个基因内部。 3. 断裂基因或隔裂基因 生物遗传和早期分子遗传认为基因是一个连续的、完整的结构。1977年Doel研究表明： 卵清蛋白基因中间存在不表达的碱基序列，表明基因的DNA序列可能