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邹永梅制作 第五章 分子水平上的基因功能 5.1　关于 遗传物质本质研究的历史回顾 　　　遗传物质是DNA 1. DNA含量的恒定性（每个物种不同组织的细胞不论其大小和功能如何，它们的DNA含量是恒定）； 2. DNA代谢的稳定性（DNA在代谢上是比较稳定的）； 3. DNA是所有生物染色体所共有的； 4. 基因突变与紫外线诱变波长的关系； 　 用不同波长的紫外线诱发各种生物突变时，其最有效的波长为2600埃，这与DNA所吸收的紫外线光谱是一致的，证明基因突变与DNA分子的变异密切相关。 5.1.1 肺炎球菌的转化实验 5.1.2 Hershey和Chase的实验 结果与结论 试验结果表明： 主要是由于DNA进入细胞内才产生完整的噬菌体； 结论：DNA才是(噬菌体的)遗传物质。 题外话： 与Avery等人研究比较，本试验的精度低得多。但是由于放射性标记法(也称为示踪原子法)，当时为人们普遍采用； 同时由于核酸研究及其它相关的成果，本试验结果很快得到人们的广泛认同。 5.1.3 烟草花叶病毒拆合试验 烟草花叶病毒(TMV)是由RNA与蛋白质构成的管状微粒（如图）： 中心是单链螺旋RNA、外部是蛋白质外壳。 1. 拆分感染试验： 将TMV的RNA与蛋白质分离、提纯； 分别接种烟叶，发现RNA能使烟叶致病，而蛋白质不能； 用RNA酶处理RNA后接种烟叶也不能致病，表明RNA可能就是TMV的遗传物质。 重组合试验 Frankel-Conrat, Singer (1956)进行了图示试验： 综上所述：到上世纪中期，多方面证据都直接或间接地表明DNA是主要的遗传物质，而在缺乏DNA的某些病毒中RNA就是遗传物质。 重组合试验 5.2　DNA的基本性质 5.2.1DNA的双螺旋结构 DNA分子是脱氧核苷酸的多聚体，含有4种脱氧核苷酸：脱氧腺嘌呤核苷酸(dATP)、脱氧胸腺嘧啶核苷酸 (dTTP)、脱氧鸟嘌呤核苷酸 (dGTP)、脱氧胞嘧啶核苷酸 (dCTP)。 5.3　基因的分子结构 5.3.1　外显子和内含子 　　　　 5.3.2　侧翼序列与调控序列　 侧翼序列：是指结构基因第一和最后一个外显子外侧的非编码序列，常对基因的表达起调控作用。 5.3.2.1　启动子：是位于结构基因5，端上游的一段DNA序列，能够指导全酶同模板正确结合，活化RNA聚合酶，启动基因转录。 　　　各种原核基因有一个由5个核苷酸(TATAA)组成的共同序列，以其发现者的名字命名为Pribnow框，这个框的中央位于起点上游10bp处，所以又称—10序列(—10 sequence)，后来在—35 bp处又找到另一个共同序列(TTGACA)。 　　真核生物的启动子与原核生物的有许多不同，它有多种元件如TATA框、GC框、CAAT框等，且结构和位置均不恒定，如有的有多种框，有的只有其中的一种或二种。总之，真核生物的启动子结构比原核生物的更为复杂化。 5.3.2.2　增强子 增强子（enhomcer）较常见的是远端调控区。至少在有时候增强子的存在可以增强启动子的转录活性。它是在1981年由Benerji,Rusconi小组和Chambom等发现的，又称远上游序列（far upstream seguence）。其特点是：① 具有远距离效应。常在上游-200bp处，但可增强远处启动子的转录，即使相距十几Kb也能发挥其作用；② 无方向性。无论在靶基因的上游，下游或内部都可发挥增强转录的作用；③ 顺式调节。只调节位于同一染色体体上的靶基因，而对其它染色体上的基因无作用；④ 无物种和基因的特异性，可以接到异源基因上发挥作用，如将SV40的增强子接到兔β-珠蛋白基因前，引入Lela细胞，此珠蛋白基因转录增强200倍。⑤ 具有组织的特异性。 SV40的增强子在3T3细胞中比多瘤病毒的增强子要弱，但在Hela细胞中SV40的增强子比多瘤病毒的要强5倍，抗体基因的增强子只有在B淋巴细胞中才起作用。增强子的效应需特定的蛋白质因子参与。⑥ 有相位性。其作用和DNA的构象有关。⑦ 有的增强子可以对外部信号产生反应。如热体克基因在高温下才表达。编码重金属蛋白的金属硫蛋白基因在镉和锌存在下才表达。某些增强子可以被固醇类激素所激活。 5.3.2.3　终止子 原核生物转录的终止处有特殊结构的存在，称为终止子（terminator,t）RNA Pol能识别t位点在此处停止，然后释放RNA，最终RNA聚合酶也脱离模板，终止了转录。 在原核细胞中有两种不同的终止子，一种是强终止子，另一种是弱终止子。强终止子在体外实验中，无需其他任何因子的帮助就可以终止核心酶，这种终止子被称为内部终止子（intrinsic terminators）。弱终止子需要在一种蛋白质因