基因的表达与调控(1)
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 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。
整理课件
12
3、基因的微细结构
20世纪50年代的生
化技Hale Waihona Puke Baidu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
整理课件
13
图 8－6 突变整座理课件位与互补图解 14
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
整理课件
15
作
用
子
DNA
GTA CAT
CAT GTA
CTT GAA
ACT TGA
CCT GGA
A
mRNA 密码子
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
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
代谢中基因表达整的理课件调控机制
21
乳糖操纵元模型 A
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
整理课件
AAA 赖
GAA CTT
AAA TTT
GAA AAA
谷赖
16
第二节 基因调控
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
B
乳糖操纵元的负调控
C
I a 1
b
I
P
O
L
3
2
P
O
L
Z
Y
A
Z
Y
A
I
P
O
L
Z
Y
A
m RNA
Z
Y
A
I
P
O
L
Z
Y
A
D
两种组成型突变： I→I—，O→Oc, 在有无 诱导物时均可大量组成 E
型表达
M
m RNA
整理课件
3
结构单位 重组单位
基因
突变单位
功能单位
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
整理课件
4
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：
(1)结构基因：可编码RNA或蛋白质的一
整理课件
7
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
整理课件
8
图 8－2整理课顺件 反测验
9
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。
整理课件
10
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，这种突变整称理课件为反式调控 11
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
生mRNA分子
原核生物中基因表达以负调控为主。真
核生物中则主要是正调控机制。
整理课件
19
图 8－8 转录水平整理课的件 负调控与正调控20
第十四章 基因的表达与调控
整理课件
1
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
体的经典遗传学整理课件
2
• 经典遗传学关于基因的概念有如下几个 要点：
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
整理课件
5
(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
(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
基因调控。
整理课件
17
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
整理课件
18
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
(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，是整理课没件 有功能的基因 6
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？
控蛋白质突变，使受其控制的所有基因不表达。
整理课件
12
3、基因的微细结构
20世纪50年代的生
化技Hale Waihona Puke Baidu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
整理课件
13
图 8－6 突变整座理课件位与互补图解 14
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
整理课件
15
作
用
子
DNA
GTA CAT
CAT GTA
CTT GAA
ACT TGA
CCT GGA
A
mRNA 密码子
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
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
代谢中基因表达整的理课件调控机制
21
乳糖操纵元模型 A
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
整理课件
AAA 赖
GAA CTT
AAA TTT
GAA AAA
谷赖
16
第二节 基因调控
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
B
乳糖操纵元的负调控
C
I a 1
b
I
P
O
L
3
2
P
O
L
Z
Y
A
Z
Y
A
I
P
O
L
Z
Y
A
m RNA
Z
Y
A
I
P
O
L
Z
Y
A
D
两种组成型突变： I→I—，O→Oc, 在有无 诱导物时均可大量组成 E
型表达
M
m RNA
整理课件
3
结构单位 重组单位
基因
突变单位
功能单位
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
整理课件
4
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：
(1)结构基因：可编码RNA或蛋白质的一
整理课件
7
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
整理课件
8
图 8－2整理课顺件 反测验
9
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。
整理课件
10
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，这种突变整称理课件为反式调控 11
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
生mRNA分子
原核生物中基因表达以负调控为主。真
核生物中则主要是正调控机制。
整理课件
19
图 8－8 转录水平整理课的件 负调控与正调控20
第十四章 基因的表达与调控
整理课件
1
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
体的经典遗传学整理课件
2
• 经典遗传学关于基因的概念有如下几个 要点：
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
整理课件
5
(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
(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
基因调控。
整理课件
17
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
整理课件
18
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
(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，是整理课没件 有功能的基因 6
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？