遗传学第十四章 基因的表达与调控.pptVIP

经典遗传学关于基因的概念有如下几个要点： 1、基因是不连续的颗粒状因子，在染色体上有固定的位置，并且呈直线排列，具有相对的稳定性。2、基因作为一个功能单位控制有机体的性状表达。3、基因以整体进行突变，是突变的最小单位。4、基因在交换中不再被分割，是重组的最小单位，。5、基因能自我复制，在有机体内通过有丝分裂有规律地传递，在上下代之间能通过减数分裂和受精作用有规律地传递。 图 8－16 色氨酸前导序列经碱基配对形成几种二级结构 4、阿拉伯糖操纵元 阿拉伯糖操纵元也是解释代谢途径的调控系统，它具有一些与lac操纵元相似的特点，但与前述两种操纵元系统的显著区别是它的同一种调控蛋白--Ara C调控蛋白既可起正调控,也可起负调控作用 A、阿拉伯糖操纵元的组成。R：调控基因araC编码AraC蛋白；O：操纵子位点；I：诱导位点，具有CAP结合位点。 B、有ara时，AraC与I位点结合，CAP-cAmp与CAP位点结合，诱导表达结构基因，为正调控。 C、无ara时，没有CAP-cAmp复合体与CAP位点结合，AraC二聚体(D)与I及O2同时结合，形成抑制环，抑制转录，表现为负调控。 5、翻译水平的调控 反馈调控机制：大肠杆菌有7个操纵元与核糖体蛋白质合成有关。从这些操纵元转录的每一种mRNA，能够被同一操纵元编码的核糖体蛋白质识别与结合。如果其中有一种核糖体蛋白质过量积累，都将与其自身的mRNA结合，阻止进一步翻译。这种结合位点通常包括mRNA 5’端非翻译区，也包括启动子区域的 Shine-Dalgarno 序列。 反义RNA调控：反义RNA可与目的基因的5’UTR互补配对，配对的区域通常也包括启动子的Shine-Dalgarno序列，使mRNA不能与核糖体有效结合，从而阻止蛋白质的合成。 反义RNA基因已被导入真核细胞，控制真核生物基因表达。例如，将乙烯形成酶基因的反义RNA导入蕃茄，大大延长了蕃茄常温贮藏期。 二、真核生物的基因调控 真核生物基因调控远比原核生物复杂： 1）高等真核生物的基因组远比细菌的基 因组大得多 2）很多重复序列与调控作用有关 3）染色质结构的变化可以调控基因表达 4）存在同一染色体上不同基因间的调控 ，也存在不同染色体之间的基因调控 调控发生在DNA水平，转录水平，转录后修饰，翻译水平和翻译后修饰等多种层次。多数基因表达调控发生在转录水平 1、DNA的改变 （1）基因剂量与基因扩增 组蛋白基因是基因剂量效应的一个典型例子。为了合成大量组蛋白用于形成染色质，多数细胞含有数百个组蛋白基因拷贝 基因剂量可经基因扩增临时增加。人类癌细胞中的许多致癌基因，经大量扩增后高效表达，导致细胞生长失控。有些致癌基因扩增的速度与病症的发展及癌细胞扩散程度高度相关。 （2）DNA重排 真核生物基因组中的DNA序列可发生重排，这种重排是由特定基因组的遗传信息所决定的，是有些基因调控的重要机制。 ① 酵母交配型转换 ?→a 这种交配型转换的基础是遗传物质的重排。控制交配型的MAT基因位于酵母菌第三染色体上，MATa和MAT?互为等位基因 图 8－19 酵母菌交配型转换的遗传基础 图 8－20 抗体分子的基本结构 一个抗体分子包括两条重链( H )和两条轻 ( L )。氨基端( N )是变异区( V )，羧基端( C )是恒定区( C ) ② 动物抗体基因重排 图 8－21 人类第14号染色体上抗体重链基因片段(A)和抗体重链基因的构建(B) 抗体基因重排中各个片段之间的随机组合，可从约300个抗体基因中产生108个抗体分子 （3）DNA甲基化 真核生物中，少数胞嘧啶第5碳上的氢被一个甲基取代，甲基化。甲基化C在DNA复制中可整合到正常DNA序列中。C甲基化在CG双核苷酸序列中发生频率最高。许多真核 生物基因5’端 未翻译区富含 CG序列，易甲 基化。甲基化 可降低转录效率。 2、转录水平的调控 (1)启动子与转录因子 →同原核生物一样，真核生物基因启动 子包括所有顺式调控元件及RNA聚合 酶识别位点，可以起始转录形成RNA →转录因子是激活真核生物基因转录的 蛋白质 →真核生物基因转录与原核生物的一个 重要区别是：真核生物基因的启动子 必须与一系列转录因子结合，才能在 RNA聚合酶的作用下起始转录 图8－23 真核生物基因(A)与原核生物基因(B)在5?端启动子的顺式调控元件 转录方向用箭头表示，转录起始点用+1表示 * 第十四章 基因的表达与调控 第一节 基因的概念 一、基因的概念及其发展 1、经典遗传学 →孟德尔称控制性状的因子为遗传因子 →1909年约翰生