第十四章基因表达与调控

三、基因的作用与性状的表达
结构蛋白/功能蛋白→直接性状 表达。人类的镰形红血球贫血 症：正常血红蛋白基因(A)的
基因 两个不同的突变(S或C)，即 A → S或A → C导致镰形 红血球
酶→间接地影响生物性状的表达
第十四章基因表达与调控
作
用
子
DNA
GTA CAT
CAT GTA
CTT GAA
ACT TGA
CCT GGA
A
mRNA 密码子
GUA CAU CUU ACU CCU
GAA CTT
GAA
氨基酸 缬 组 亮 苏 脯
谷
DNA
S mRNA
密码子
GTA CAT
GUA
氨基酸
缬
C DNA
AAA TTT
mMRNA 密码子
氨基酸
第十四章基因表达与调控
AAA 赖
GAA CTT
AAA TTT
GAA AAA
谷赖
第二节 基因调控
(1)结构基因：可编码RNA或蛋白质的一 段DNA序列
(2)调控基因：其产物参与调控其他结 构基因表达的基因
第十四章基因表达与调控
(3)重叠基因：指同一段DNA的编码顺序 ，由于阅读框架(ORF)的不同或终止 早晚的不同，同时编码两个或两个 以上多肽链的现象
(4)隔裂基因：指一个结构基因内部为 一个或更多的不翻译的编码顺序， 如内含子所隔裂的现象
基因调控。
第十四章基因表达与调控
一、原核生物的基因调控 1、转录水平的调控 →原核生物基因表达的调控主要
发生在转录水平 →当需要某一特定基因产物时，
合成这种mRNA。当不需要这种 产物时，mRNA转录受到抑制
第十四章基因表达与调控
正调控：是经诱导物诱导转录的调控机 制，即诱导物与另一蛋白质结合形成一 种激活子复合物，与基因启动子DNA序 列结合，激活基因起始转录 负调控：阻遏物阻止转录过程的调控， 即阻遏物与DNA分子结合，阻碍RNA聚合 酶转录，使基因处于关闭状态。只有当 阻遏物被除去之后，转录才能起动，产
第十四章基因表达与调控
需要建立一个双突变杂合二倍体， 测定这两个突变间有无互补作用
第十四章基因表达与调控
图 8－2 顺反测验 第十四章基因表达与调控
2、顺式与反式调控
→假设某一基因的表达受一种调控 蛋白质控制，只有在调控蛋白质 与该基因的启动子位点结合时， 这个基因才能表达。
→如果这个基因的启动子位点发生 突变，调控蛋白不能识别这个位 点，也就不能转录形成RNA，基因 就不能表达。
第十四章基因表达与调控
结构单位 重组单位
基因
突变单位
功能单位
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2、分子遗传学
基因是DNA分子上的一定区段,携 带有特殊的遗传信息，可转录、
翻译，可对其他基因起调节作用
第十四章基因表达与调控
突变子：突变的最小单位 基因 重组子：交换的最小单位
顺反子（作用子）：功能单位 （基因）
基因可进一步分为不同类型：
R
p
p-
No RNA
RNA
No RNA
R-
RNA
RNA
No RNA
1
2
3
图8－3 顺式调控与反式调控 1. P为启动子，R为调控蛋白，两个正常的等位基因表达
产生RNA。 2.启动子突变(P-)后，调控蛋白不能与其结合，顺式调控
突变的基因不表达，另一个等位基因正常表达。 3.调控蛋白突变(R-)后，不能与启动子结合，这种反式调
每个细胞都含有整套遗传密码，只是这 本密码在每个细胞中并不全部译出应用 ，而是不同细胞选用其中各自需要的密 码子加以转录和翻译。为什么基因只有 在它应该发挥作用的细胞内和应该发挥 作用的时间，才呈现活化状态，而在它 不应该发挥作用的时间和细胞内，则处 于不活化的状态呢？ 这种控制特定基因产物合成的机制称为
第十四章 基因的表达与调控
第十四章基因表达与调控
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年约翰生提出了基因这个名词，
取代孟德尔的遗传因子 →摩尔根等人对果蝇、玉米等的大量遗
传研究，建立了以基因和染色体为主 体的经典遗传学 第十四章基因表达与调控
(5)跳跃基因：可作为插入因子和转座 因子移动的DNA序列，有人将它作为 转座因子的同义词
(6)假基因：同已知的基因相似，但位 于不同位点，因缺失或突变而不能 转录或翻译第，十四章是基因没表达与有调控 功能的基因
二、基因的微细结构
1、互补作用与互补测验(顺反测验)
假定有两个独立起源的隐性突变如 a1与a2，它们具有类似的表型，如 何判断它们是属于同一个基因的突 变，还是分别属于两个基因的突变 ？即如何测知它们是等位基因？
第十四章基因表达与调控
顺式调控：突变只影响到与其邻近 的编码序列，即基因本身不能表 达，并不影响其它等位基因。这 种突变称为顺式调控
反式调控：如果是调控蛋白质发生 突变，形成的蛋白质不能与这个 基因的启动子结合，这将会影响 到与这个蛋白质结合的所有等位 基因位点，导致这些基因不能表 达，这种突第变十四章称基因表为达与调反控 式调控
生mRNA分子 原核生物中基因表达以负调控为主。真 核生物中则主要第十是四章基正因表达调与调控控机制。
图 8－8 转录第水十四平章基因的表达与负调控调控与正调控
2、乳糖操纵元
大肠杆菌的乳糖降解代谢途径： Monod等发现，当大肠杆菌生长在含 有乳糖的培养基上时，乳糖代谢酶 浓度急剧增加；当培养基中没有乳 糖时，乳糖代谢基因不表达，乳糖 代谢酶合成停止。 为此，Jacob和Monod（1961）提出 了乳糖操纵元模型，用来阐述乳糖
• 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。
控蛋白质突变，使受其控制的所有基因不表达。 第十四章基因表达与调控
3、基因的微细结构
20世纪50年代的生 化技术还无法进行 DNA的序列测定，本 泽尔利用经典的噬 菌体突变和重组技 术，对T4噬菌体rⅡ 区基因的微细结构 进行了详细分析
第十四章基因表达与调控
图 8－6 突变座位与互补图解 第十四章基因表达与调控