遗传学第十四章基因表达调控
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遗传学第来自百度文库四章基因表达调控
（四）乳糖操纵子的正调控 大肠杆菌的葡萄糖效应
遗传学第十四章基因表达调控
遗传学第十四章基因表达调控
遗传学第十四章基因表达调控
二、色氨酸操纵子中基因表达时的衰减作用 （一）色氨酸操纵子的结构
编码色氨酸合成相关的五个基因trpE,trpD, TrpC,TrpB,trpA；在这五个结构基因上游有启动 区和操纵基因（trpO）；在第一个结构基因trpE 和trpO之间，有一长达160bp的核苷酸序列，称为 前导序列（L），其中含一段衰减子（A）区段。
lacIs：该突变的效应与lacI-相反，产生的阻遏物分子不 能与乳糖相互作用，而是连在操纵基因序列上，使结构基 因转录关闭。
遗传学第十四章基因表达调控
2、部分二倍体分析
将带调节基因的Fˊ导入E.coli F- 细胞，构建不
同组合的部分二倍体，比较在乳糖存在或没有乳
糖时，野生型和突变型基因的活性。
第十四章 基因表达的调控
一、原核生物基因表达的调控
（一）大肠杆菌乳糖操纵子的调控机制 1、大肠杆菌对乳糖的利用和酶诱导 诱导作用（induction) 可诱导系统（inducible system) 与乳糖分解利用相关的酶： β-半乳糖苷酶(Z)；半乳糖透性酶(Y)； 硫代半乳糖苷转乙酰基酶(A).
遗传学第十四章基因表达调控
遗传学第十四章基因表达调控
遗传学第十四章基因表达调控
遗传学第十四章基因表达调控
遗传学第十四章基因表达调控
遗传学第十四章基因表达调控
遗传学第十四章基因表达调控
二、真核生物基因表达调控 （一）真核生物基因转录水平调节 1、真核基因转录调节中的两种主要成分 （1）顺式调节元件
遗传学第十四章基因表达调控
遗传学第十四章基因表达调控
3、调节基因I的功能及其产物分析 （1）调节基因I的功能 P328 表14-1 （2） lac阻遏物的晶体结构分析
◇阻遏物单体。 ◇阻遏物二聚体，连到两个21bp的操纵基因DNA
片段。
遗传学第十四章基因表达调控
阻遏物单体
遗传学第十四章基因表达调控
没有诱导物存在，也能进行酶合成的突变型。 多发生在I基因和O基因上。
遗传学第十四章基因表达调控
lacI-：该组成型突变使阻遏物发生改变，不能连到操纵基 因区，结构基因总是处于开放状态。 lacOc：该组成型突变使操纵基因的DNA序列发生改变， 不能与正常的阻遏物分子连接，结构基因处于转录状态。
（3）超阻遏物突变体 突变株丧失合成结构基因产物的能力。
阻遏物二聚体，连到两个21bp的操纵基因DNA片段
遗传学第十四章基因表达调控
遗传学第十四章基因表达调控
4、操纵基因（O）的确定 操纵基因序列的突变将导致阻遏物不能识别
和结合到该部位上。从而造成乳糖利用物质继续 合成。
如何识别突变体Oc和I- 。部分二倍体实验。
5、启动子 RNA聚合酶识别和结合部位： -10区： 序列特征 5’-TATGTT-3’ -35区： 序列特征 5’-TTTACA -3’
PPT基因中的两个外显子P和K，P神经肽主要 存在于神经组织中；K神经肽主要发现于肠和甲 状腺中。当剪接除去所有内含子和K外显子时， 产生α-PPTmRNA，翻译产生P神经肽。当剪接 只除去内含子时,产生β-PPTmRNA，翻译产生P 和K神经肽。
遗传学第十四章基因表达调控
小鼠前速激肽mRNA（preprotachykinin mRNA， PPTmRNA）的不同剪接
◆ 细胞中没有乳糖时，阻遏物连到操纵基因上， 阻断转录，没有酶产生。 ◆ 细胞中有乳糖时，乳糖与阻遏物连接，诱导转 录，产生相应的酶。
遗传学第十四章基因表达调控
遗传学第十四章基因表达调控
（三）建立乳糖操纵子模型的相关实验分析
1、相关突变体 （1）结构基因本身改变的突变体 Z+ : 能合成β-半乳糖苷酶 Z- : 不能合成β-半乳糖苷酶 （2）组成型突变体
启动子；近启动子；增强子和沉默子。 （2）转录调节蛋白（反式作用因子）
转录因子；激活因子；铺激活因子；阻遏物。
遗传学第十四章基因表达调控
2、染色质修饰与基因表达 DNA甲基化与基因组印迹。
如小鼠基因组中 IGF-Ⅱ基因。
遗传学第十四章基因表达调控
（二）转录后水平的调控
1、选择性剪接
如 小鼠前速激肽mRNA（preprotachykinin mRNA，PPTmRNA）的不同剪接
遗传学第十四章基因表达调控
2、反式剪接
遗传学第十四章基因表达调控
遗传学第十四章基因表达调控
（二）大肠杆菌乳糖操纵子的负调控 1961，法国F.Jacob和J.Monod提出
乳糖操纵子学说（operon hypothesis).
遗传学第十四章基因表达调控
遗传学第十四章基因表达调控
遗传学第十四章基因表达调控
野生型乳糖操纵子（I+O+Z+Y+A+）的负调控 作用
（四）乳糖操纵子的正调控 大肠杆菌的葡萄糖效应
遗传学第十四章基因表达调控
遗传学第十四章基因表达调控
遗传学第十四章基因表达调控
二、色氨酸操纵子中基因表达时的衰减作用 （一）色氨酸操纵子的结构
编码色氨酸合成相关的五个基因trpE,trpD, TrpC,TrpB,trpA；在这五个结构基因上游有启动 区和操纵基因（trpO）；在第一个结构基因trpE 和trpO之间，有一长达160bp的核苷酸序列，称为 前导序列（L），其中含一段衰减子（A）区段。
lacIs：该突变的效应与lacI-相反，产生的阻遏物分子不 能与乳糖相互作用，而是连在操纵基因序列上，使结构基 因转录关闭。
遗传学第十四章基因表达调控
2、部分二倍体分析
将带调节基因的Fˊ导入E.coli F- 细胞，构建不
同组合的部分二倍体，比较在乳糖存在或没有乳
糖时，野生型和突变型基因的活性。
第十四章 基因表达的调控
一、原核生物基因表达的调控
（一）大肠杆菌乳糖操纵子的调控机制 1、大肠杆菌对乳糖的利用和酶诱导 诱导作用（induction) 可诱导系统（inducible system) 与乳糖分解利用相关的酶： β-半乳糖苷酶(Z)；半乳糖透性酶(Y)； 硫代半乳糖苷转乙酰基酶(A).
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遗传学第十四章基因表达调控
遗传学第十四章基因表达调控
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二、真核生物基因表达调控 （一）真核生物基因转录水平调节 1、真核基因转录调节中的两种主要成分 （1）顺式调节元件
遗传学第十四章基因表达调控
遗传学第十四章基因表达调控
3、调节基因I的功能及其产物分析 （1）调节基因I的功能 P328 表14-1 （2） lac阻遏物的晶体结构分析
◇阻遏物单体。 ◇阻遏物二聚体，连到两个21bp的操纵基因DNA
片段。
遗传学第十四章基因表达调控
阻遏物单体
遗传学第十四章基因表达调控
没有诱导物存在，也能进行酶合成的突变型。 多发生在I基因和O基因上。
遗传学第十四章基因表达调控
lacI-：该组成型突变使阻遏物发生改变，不能连到操纵基 因区，结构基因总是处于开放状态。 lacOc：该组成型突变使操纵基因的DNA序列发生改变， 不能与正常的阻遏物分子连接，结构基因处于转录状态。
（3）超阻遏物突变体 突变株丧失合成结构基因产物的能力。
阻遏物二聚体，连到两个21bp的操纵基因DNA片段
遗传学第十四章基因表达调控
遗传学第十四章基因表达调控
4、操纵基因（O）的确定 操纵基因序列的突变将导致阻遏物不能识别
和结合到该部位上。从而造成乳糖利用物质继续 合成。
如何识别突变体Oc和I- 。部分二倍体实验。
5、启动子 RNA聚合酶识别和结合部位： -10区： 序列特征 5’-TATGTT-3’ -35区： 序列特征 5’-TTTACA -3’
PPT基因中的两个外显子P和K，P神经肽主要 存在于神经组织中；K神经肽主要发现于肠和甲 状腺中。当剪接除去所有内含子和K外显子时， 产生α-PPTmRNA，翻译产生P神经肽。当剪接 只除去内含子时,产生β-PPTmRNA，翻译产生P 和K神经肽。
遗传学第十四章基因表达调控
小鼠前速激肽mRNA（preprotachykinin mRNA， PPTmRNA）的不同剪接
◆ 细胞中没有乳糖时，阻遏物连到操纵基因上， 阻断转录，没有酶产生。 ◆ 细胞中有乳糖时，乳糖与阻遏物连接，诱导转 录，产生相应的酶。
遗传学第十四章基因表达调控
遗传学第十四章基因表达调控
（三）建立乳糖操纵子模型的相关实验分析
1、相关突变体 （1）结构基因本身改变的突变体 Z+ : 能合成β-半乳糖苷酶 Z- : 不能合成β-半乳糖苷酶 （2）组成型突变体
启动子；近启动子；增强子和沉默子。 （2）转录调节蛋白（反式作用因子）
转录因子；激活因子；铺激活因子；阻遏物。
遗传学第十四章基因表达调控
2、染色质修饰与基因表达 DNA甲基化与基因组印迹。
如小鼠基因组中 IGF-Ⅱ基因。
遗传学第十四章基因表达调控
（二）转录后水平的调控
1、选择性剪接
如 小鼠前速激肽mRNA（preprotachykinin mRNA，PPTmRNA）的不同剪接
遗传学第十四章基因表达调控
2、反式剪接
遗传学第十四章基因表达调控
遗传学第十四章基因表达调控
（二）大肠杆菌乳糖操纵子的负调控 1961，法国F.Jacob和J.Monod提出
乳糖操纵子学说（operon hypothesis).
遗传学第十四章基因表达调控
遗传学第十四章基因表达调控
遗传学第十四章基因表达调控
野生型乳糖操纵子（I+O+Z+Y+A+）的负调控 作用