遗传学14第十四章缩略 基因表达的调控刘庆昌简要PPT课件

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❖ 负调控：存在细胞中的阻遏物阻止转录过程的 调控。 ❖ 正调控：调节蛋白和DNA以及RNA聚合酶相互 作用来帮助起始。诱导物通常与另一蛋白质结合 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。 原核生物中基因表达以负调控为主, 真核生物中则 主要是正调控机制。
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图 14-1 正调控和负调控
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基因类型： ▲隔裂基因(split gene) 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(intron)所隔裂的现象；
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▲跳跃基因(jumping gene) 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；
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三、顺反测验及基因的精细结构
（一）T4噬菌体 rⅡ的重组
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◆葡萄糖可以抑制腺苷酸环化酶(adenyl cyclase) 的活性。
腺苷酸环化酶
(adenyl cyclase)
ATP前体
环式Amp (cAmp)
cAmp + 代谢激活蛋白 (catabolite activating protein（CAP)
顺反子（cistron）学说
现代遗传学的概念： ★突变子(muton)， ★重组子 (recon)， ★顺反子(作用子)(cistron)
顺反子：这一术语表示一个起作用的单位，
基本上符合通常指的基因。一个作用子所包括
的一段DNA与一个多肽链的合成相对应
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现代遗传学基因概念
★可转录一条完整的RNA分子，或编 码一条多肽链；
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一、经典遗传学中关于基因的概念
经典遗传学 基因概念，基因具有下列共性： ●基因具有染色体的主要特性：能自我复制，有相对的稳定性 ，在有丝分裂和减数分裂中有规律的进行分配； ●交换单位； ●突变单位 ●功能单位 基因既是一个结构单位，又是一个功能单位。
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二、现代遗传学关于基因的概念
★1957年法国遗传学家本泽尔 ★顺反测验（cis trans test）
突变型无互补作用为同一功能单位的突变，同一基因 野生型有互补作用为不同功能单位的突变。
Benzer将顺反测验所确定的最小遗传功能单位称为顺反子 (cistron)，顺反子内发生的突变间不能互补。
功能单位 顺反子 基因
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（二）、顺反测验与顺反子
rII区段是一个基因吗？
rII区段突变的性质：经典遗传
S Benzer(1955)，T4突变型
T4野生型在E. Coli菌苔上产生小而不规则噬菌斑。
其中，rII在E.Coli B形成大而圆噬菌斑，在 K12(λ)上
不能生长。两个rII,x,y
问题*：rIIx， rIIy,是不是同一个突变，同一个基因？
噬菌体T4
大肠杆菌品系
野生型
B Fra Baidu bibliotek生型
K12(λ) 野生型
★功能上被顺反测验(cis-trans test)或 互补测验(complementary test)所规定。
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基因的类型
▲结构基因 (structural gene)
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▲调控基因 (regulator gene)
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▲重叠基因(overlapping gene) 指同一段DNA的编码顺序， 由于阅读框架(open reading frame，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;
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图 14－2 乳糖操纵 元模型
没有乳糖时：
有乳糖时：
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目前，通过遗传分析证明lac操纵元的存在 ；已经分离出阻遏蛋白，并成功地测定了 阻遏蛋白的结晶结构，以及阻遏蛋白与诱 导物及操纵子序列结合的结构。
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阻遏蛋白结构及其与操纵子DNA结合模式图
DNA
DNA
诱导物
阻遏蛋白
阻遏物四聚体
cAmp -CAP O1,O2
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阻遏物与CAP、O1、 O2等结合
乳糖操纵元的正调控：
-半乳糖苷酶
乳糖
葡萄糖 半乳糖 转化 葡萄糖
因此： ➢当有葡萄糖存在，细菌细胞就不产生 半乳糖苷酶。
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乳糖操纵元的正调控： ◆除了阻遏蛋白能抑制lac操纵元转录外 ，其它因子也能有效地抑制lac mRNA转 录，这个因子的活性与葡萄糖有关：
第十四章 基因表达的调控
第一节基因的概念和发展 第二节 原核生物的基因调控 第三节 真核生物的基因调控
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第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
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基因调控
控制特定基因产物合成的机制称为基因调控 (gene regulation)
rII
r
＼
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T4噬菌体 rⅡ突变位点间距离测定
问题：有两个独立起源的 隐性突变，同一基因还是不 同基因？
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（二）、顺反测验与顺反子
在二倍体生物中，建立双突变杂合体。 双突变体杂合体有两种形式，即顺式(cis)和反式(trans) ，如图所示
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（二）、顺反测验与顺反子
互补测验，也称为顺反测验(cis-trans test)。 反式双杂合体：
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第二节 原核生物的基因调控 一、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。
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1、乳糖操纵元模型
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，乳糖代谢酶 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，用来阐述乳糖代谢中基因表 达的调控机制
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第一节 基因的概念与发展
一、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
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一、经典遗传学中基因的概念 二、现代遗传学关于基因的概念 三、顺反测验及基因的微细结构 四、基因的类型
学理论
rII突变具有共同性状，rII
区段为一个基因；
如果基因是最小的功能单
位，它也是一个顺反子。
Benzer顺反测验：
100多个rII突变型可以分为
A、B两组，组间突变型间能
够突变，而组内的突变型间
不能互补；
与rII区段连锁图对照发现
：两组突变分别位于rII区段
的两端 | A | B |。
2 gene