遺傳 13.個(gè)體發(fā)育.ppt

第13章個(gè)體發(fā)育 Individualdevelopment 目錄 一 發(fā)育遺傳學(xué)二 細(xì)胞特化與命運(yùn)決定三 細(xì)胞程序性死亡四 胚胎發(fā)育與遺傳控制五 基因差異表達(dá)六 原核生物基因表達(dá)調(diào)控七 真核生物基因表達(dá)調(diào)控 發(fā)育遺傳學(xué)研究生物發(fā)育過(guò)程中基因調(diào)控機(jī)理的科學(xué) 包括 細(xì)胞分化 器官發(fā)生 形態(tài)建成等發(fā)育過(guò)程的遺傳控制機(jī)理 簡(jiǎn)史1897 Morgen剛受精水母卵細(xì)胞 去掉胞質(zhì) 胚胎呈畸形 細(xì)胞質(zhì)是早期分化的原因 1940 Walsch小鼠背軸發(fā)育基因突變 導(dǎo)致子鼠背軸不發(fā)育 提出developmentalgenetics 一 發(fā)育遺傳學(xué)與細(xì)胞分化 一 發(fā)育遺傳學(xué) developmentalgenetics 1 概念及簡(jiǎn)史 2 生物個(gè)體發(fā)育 一 發(fā)育遺傳學(xué) developmentalgenetics 一 發(fā)育遺傳學(xué)與細(xì)胞分化 體細(xì)胞 脫分化培養(yǎng) 誘導(dǎo)培養(yǎng) 完整植株 Steward 1958 胡蘿卜根尖韌皮部細(xì)胞 培養(yǎng)成一完整植株 體細(xì)胞的脫分化 dedifferentiation 培養(yǎng) 1 植物細(xì)胞全能性與分化 二 細(xì)胞的全能性 celltotipotency 一 發(fā)育遺傳學(xué)與細(xì)胞分化 性細(xì)胞的脫分化培養(yǎng) 植物花粉 脫分化培養(yǎng) 誘導(dǎo)培養(yǎng) 完整植株 1 植物細(xì)胞全能性與分化 二 細(xì)胞的全能性 celltotipotency 一 發(fā)育遺傳學(xué)與細(xì)胞分化 1996 7蘇格蘭Wilmut母羊乳腺細(xì)胞核 移植另一母羊去核卵細(xì)胞 體外培養(yǎng) 移植假孕母羊子宮 發(fā)育成多利 移植247個(gè)卵 多利是其中唯一成功者 乳腺細(xì)胞核與多利小綿羊 2 動(dòng)物細(xì)胞移植 transplantation 二 細(xì)胞的全能性 celltotipotency 一 發(fā)育遺傳學(xué)與細(xì)胞分化 多利之后第二例 日本從母牛乳腺細(xì)胞克隆了第一頭克隆牛 日本克隆牛 二 細(xì)胞的全能性 celltotipotency 一 發(fā)育遺傳學(xué)與細(xì)胞分化 2 動(dòng)物細(xì)胞移植 transplantation 美國(guó)克隆鼠 英國(guó)科學(xué)家從成年老鼠的皮膚細(xì)胞中克隆大鼠 二 細(xì)胞的全能性 celltotipotency 一 發(fā)育遺傳學(xué)與細(xì)胞分化 2 動(dòng)物細(xì)胞移植 transplantation 美國(guó)克隆猴 2000美國(guó)從猴皮膚細(xì)胞中克隆了世界上第一只猴 泰特拉 二 細(xì)胞的全能性 celltotipotency 一 發(fā)育遺傳學(xué)與細(xì)胞分化 2 動(dòng)物細(xì)胞移植 transplantation 美國(guó)克隆豬 美國(guó) 中國(guó) 韓國(guó)分別從豬皮膚細(xì)胞 骨髓細(xì)胞中成功地克隆許多良種豬 二 細(xì)胞的全能性 celltotipotency 一 發(fā)育遺傳學(xué)與細(xì)胞分化 2 動(dòng)物細(xì)胞移植 transplantation 美國(guó)克隆小貓 茜茜 二 細(xì)胞的全能性 celltotipotency 一 發(fā)育遺傳學(xué)與細(xì)胞分化 2 動(dòng)物細(xì)胞移植 transplantation 三 細(xì)胞質(zhì)在生物發(fā)育中的作用 1 動(dòng)物極和植物極 動(dòng)物 植物卵細(xì)胞有細(xì)胞器分化和動(dòng)物極 植物極 灰色半月體等特定組織器官的分化 一 發(fā)育遺傳學(xué)與細(xì)胞分化 三 細(xì)胞質(zhì)在生物發(fā)育中的作用 2 海膽切割實(shí)驗(yàn) 卵裂開(kāi)始時(shí)順赤道切開(kāi)動(dòng)物極發(fā)育成空心多毛球植物極發(fā)育成類似胚胎物 一 發(fā)育遺傳學(xué)與細(xì)胞分化 三 細(xì)胞質(zhì)在生物發(fā)育中的作用 3 植物花粉粒的發(fā)育 小孢子 單核移至稠質(zhì)端 2核花粉粒 1核移至稠質(zhì)端 生殖核 一 發(fā)育遺傳學(xué)與細(xì)胞分化 三 細(xì)胞質(zhì)在生物發(fā)育中的作用 4 植物卵細(xì)胞發(fā)育 一 發(fā)育遺傳學(xué)與細(xì)胞分化 大孢子 遠(yuǎn)離珠孔 稠質(zhì)端發(fā)育成胚囊 3個(gè)退化 細(xì)胞有全能性 但隨著發(fā)育推進(jìn)其全能性潛力逐漸受到限制 最終僅產(chǎn)生一種特定類型的細(xì)胞 稱細(xì)胞特化 二 細(xì)胞特化與命運(yùn)決定 cellspecificationanddetermine 如造血干細(xì)胞稠質(zhì)端產(chǎn)生一 二 三 四級(jí)干細(xì)胞 非稠質(zhì)端產(chǎn)生相應(yīng)的特化細(xì)胞分別形成紅細(xì)胞 血小板 漿細(xì)胞及分化T細(xì)胞 一 細(xì)胞命運(yùn)確定 cell fatedecision 概念無(wú)任何因素作用下 按指定命運(yùn)自主分化也稱鑲嵌發(fā)育模式 無(wú)脊椎動(dòng)物發(fā)育 多數(shù)植物發(fā)育多為此類 特化原因細(xì)胞質(zhì)成分差異 mRNA或蛋白質(zhì) 質(zhì)內(nèi)種系顆粒差異差異而致 1 自主特化 autonomousspecification 二 發(fā)育模式與細(xì)胞特化 cellspecification 二 細(xì)胞特化與命運(yùn)決定 自主特化現(xiàn)象煙草表皮細(xì)胞倒1 2葉培養(yǎng) 僅長(zhǎng)2片子葉倒3 4葉培養(yǎng) 長(zhǎng)3 4對(duì)葉后開(kāi)花倒5 7葉培養(yǎng) 長(zhǎng)2對(duì)葉后開(kāi)花倒8 10葉培養(yǎng) 長(zhǎng)1對(duì)葉后開(kāi)花花序培養(yǎng) 直接開(kāi)花均與細(xì)胞質(zhì)成分差異有關(guān) 1 自主特化 autonomousspecification 二 發(fā)育模式與細(xì)胞特化 cellspecification 二 細(xì)胞特化與命運(yùn)決定 概念細(xì)胞位置差異及其周圍細(xì)胞相互作用決定細(xì)胞命運(yùn) 也稱調(diào)節(jié)發(fā)育模式脊椎動(dòng)物發(fā)育多為此類 原因稀薄位置不同 細(xì)胞質(zhì)中蛋白質(zhì)信息分子或mRNA信息分子濃度也不同 命運(yùn)就不同 卵裂球外 中 內(nèi)胚層細(xì)胞命運(yùn)不同 二 發(fā)育模式與細(xì)胞特化 cellspecification 2 條件特化 conditionalspecification 二 細(xì)胞特化與命運(yùn)決定 現(xiàn)象 如果蠅背化基因dorsal突變背化基因突變體的前后軸主梯度內(nèi)位置信息分子濃度異常 能產(chǎn)生多種功能突變 用wt細(xì)胞質(zhì)注入中腹腔能使感覺(jué)器官突變恢復(fù)正常 注入前腹腔能使呼吸恢復(fù)正常 改變位置信息分子濃度能改變細(xì)胞命運(yùn) 二 發(fā)育模式與細(xì)胞特化 cellspecification 2 條件特化 conditionalspecification 二 細(xì)胞特化與命運(yùn)決定 自主特化 胞質(zhì)決定因子 種系顆粒 決定細(xì)胞命運(yùn) 改變細(xì)胞質(zhì)因子濃度不能改變細(xì)胞運(yùn)命 細(xì)胞命運(yùn)與相鄰細(xì)胞無(wú)關(guān)條件特化 細(xì)胞位置或信息分子濃度 前后軸 決定細(xì)胞命運(yùn) 改變胞質(zhì)信息分子濃度 wt注射 能改變細(xì)胞命運(yùn) 細(xì)胞命運(yùn)與相鄰細(xì)胞有關(guān)合胞特化 syncytialspicification 介于自主與條件特化之間 也稱半程序化模式 3 自主特化與條件特化的區(qū)別 二 發(fā)育模式與細(xì)胞特化 cellspecification 二 細(xì)胞特化與命運(yùn)決定 體長(zhǎng)1mm 生命周期3d2n 12 5AA XO 5AA XX Genome 9 7 107bpGene數(shù)目 19141個(gè)成熟幼蟲(chóng)細(xì)胞數(shù) 959個(gè)一齡幼蟲(chóng)細(xì)胞數(shù) 558個(gè)程序性死亡細(xì)胞數(shù) 131個(gè)合計(jì) 1090個(gè)發(fā)育階段 幼蟲(chóng) 成熟幼蟲(chóng)及卵3階段 三 秀麗隱桿線蟲(chóng)的特化 1 秀麗隱桿線蟲(chóng)的發(fā)育 二 細(xì)胞特化與命運(yùn)決定 1 質(zhì)內(nèi)種系顆粒移至后端 P1 有顆粒 AB 389個(gè)真皮及肌細(xì)胞 2 移至后端 P2 EMS 80個(gè)肌肉 腺體 神經(jīng)元細(xì)胞和20個(gè)腸細(xì)胞 3 移至后端 P3 C 47個(gè)神經(jīng)元及肉細(xì)胞4 移至后端 P4 D 20肌肉細(xì)胞 P4產(chǎn)生性細(xì)胞 2 種系顆粒 germlinegranules 與基因 三 基因與秀麗隱桿線蟲(chóng)特化 二 細(xì)胞特化與命運(yùn)決定 受精卵5次有絲分裂完成細(xì)胞特化 由5個(gè)基因控制 生物體內(nèi)某些細(xì)胞不再為生物體所需或受損 會(huì)激活自殺遺傳結(jié)構(gòu)自我毀滅 隱桿線蟲(chóng)發(fā)育過(guò)程中程序性死亡131個(gè)細(xì)胞植物體導(dǎo)管形成 老葉脫落人體移殖器官愈合 蝌蚪尾巴脫落等為了生存或適應(yīng)某生存環(huán)境而指令性地犧牲局部細(xì)胞稱程序性死亡 也叫利他死亡 三 細(xì)胞程序性死亡 programmedcelldeath 一 細(xì)胞程序性死亡 二 細(xì)胞調(diào)亡 apoptosis 細(xì)胞調(diào)亡 細(xì)胞生理性死亡為之特征 染色體和內(nèi)含物被剪成片段 能被活細(xì)胞吞噬 核膜破裂前碎片不外溢 非壞死發(fā)濃 細(xì)胞球狀有腔泡 非脹大紅腫即細(xì)胞調(diào)亡 細(xì)胞壞死 三 細(xì)胞程序性死亡 programmedcelldeath 秀麗隱桿線蟲(chóng)131個(gè)細(xì)胞程序性死亡是14個(gè)異常死亡基因 celldeathabnomal 作用之故 ced3 ced4 ced9與131個(gè)細(xì)胞死亡都有關(guān)且ced3 4與ced9拮抗表達(dá) 三 細(xì)胞程序性死亡與基因 三 細(xì)胞程序性死亡 programmedcelldeath 人體自殺基因Ice人體白細(xì)胞介素 轉(zhuǎn)換酶Ice interleukin 1 convertingenzyme 能把DNase 從復(fù)合物中釋放出來(lái) 剪斷DNA導(dǎo)致細(xì)胞自殺 稱人體自殺基因Ice Ice與ced3的核心元件相同 均引起細(xì)胞調(diào)亡 淋巴癌基因bcl人體濾泡 淋巴瘤基因能使人體表達(dá)淋巴癌 bcl與ced9結(jié)構(gòu)相似 能致癌 能阻止細(xì)胞調(diào)亡或自殺 能激活細(xì)胞產(chǎn)生愈傷組織 進(jìn)行組織培養(yǎng) 四 人體自殺基因 Ice 與癌基因 bcl 三 細(xì)胞程序性死亡 programmedcelldeath 四 胚胎發(fā)育與遺傳控制 一 胚胎卵裂 cleavage 受精卵增數(shù)不增大的有絲分裂為卵裂 有細(xì)胞重排 第1 2次 縱裂 4個(gè)等體積的卵裂球 第3次 橫裂 8個(gè)不等體積的卵裂球 出現(xiàn)兩極 第4次后 邊分裂邊重排 囊胚 果蠅 或胚泡 人 出現(xiàn)內(nèi)中 外3個(gè)胚層 第4次分裂后 細(xì)胞為什么會(huì)邊分裂邊重排形成內(nèi) 中 外3個(gè)胚層和前后2個(gè)梯度段 是母源效應(yīng)基因 神經(jīng)母細(xì)胞Notch 的作用 母源效應(yīng)基因使卵裂球形成前后軸和背腹軸梯度 完成細(xì)胞特化的母體基因 稱為母源效應(yīng)基因 二 母源效應(yīng)基因 maternaleffectgene 1 概念 四 胚胎發(fā)育與遺傳控制 二 母源效應(yīng)基因 maternaleffectgene 2 背腹軸極性基因 背化基因dorsal負(fù)責(zé)背腹器官建成 突變會(huì)使背腹結(jié)構(gòu)畸形 有10多個(gè)突變體 基因 用wt細(xì)胞質(zhì)能使其恢復(fù)正常 但wt精液不能 wt胞質(zhì)注入中腹腔能恢復(fù)感覺(jué)器官 注入前腹區(qū)能恢復(fù)正常呼吸 信號(hào)傳遞基因Toll負(fù)責(zé)信號(hào)傳遞 將外界信號(hào)傳入卵母細(xì)胞 激活腹部結(jié)構(gòu)發(fā)育所需的許多基因 四 胚胎發(fā)育與遺傳控制 二 母源效應(yīng)基因 maternaleffectgene 3 前后軸極性基因 前部系統(tǒng) 負(fù)責(zé)頭胸發(fā)育bicoid 兩頭尖 基因 生產(chǎn)特異DNA結(jié)合蛋白 決定前部結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控 后部系統(tǒng) 負(fù)責(zé)腹部分節(jié)nanos 侏儒 基因 決定胚胎腹節(jié)形成 未端系統(tǒng) 負(fù)責(zé)前后部發(fā)育torso 中段 基因編碼跨膜受體 四 胚胎發(fā)育與遺傳控制 負(fù)責(zé)軀體體節(jié)建成 有3種類型 三 分節(jié)基因 segmentationgene 四 胚胎發(fā)育與遺傳控制 決定各體節(jié)生物學(xué)特性果蠅3號(hào)染色體上5個(gè)同源異型基因分別負(fù)責(zé)頭 尾 腹 胸 觸角及體節(jié)特征形成觸角基因 ANT C 突變使觸角變成一對(duì)腿 胸復(fù)節(jié)基因 BX C 突變使第3節(jié)平衡器變?yōu)榈?節(jié)翅出現(xiàn)一對(duì)多余的翅 四 同源異型基因 homeoticgene 四 胚胎發(fā)育與遺傳控制 五 基因差異表達(dá) genedifferentialexpresion 一 人體珠蛋白基因家族 genefamily 16號(hào)染色體稱 基因簇 有 和 兩個(gè)基因11號(hào)染色體稱 基因簇 有 和 四個(gè)基因這6個(gè)基因控制人體胚胎 胎兒及成人期多種血紅蛋白生產(chǎn) 五 基因差異表達(dá) genedifferentialexpresion 二 珠蛋白基因差異表達(dá) 1 8周胚胎期 珠蛋白 有HbG1 HbG2 Hbp3中蛋白是 基因開(kāi)啟后表達(dá) 100 3 9月胎兒期 珠蛋白 有HbF HbA2種蛋白是 基因開(kāi)啟表達(dá) 占80 占20 生 死成人期 珠蛋白 有HbA1 HbA22種蛋白是 和 基因開(kāi)啟后表達(dá) 占90 占2 5 1 人體不同發(fā)育階段的珠蛋白種類 第一個(gè)開(kāi)關(guān)期8周內(nèi) 鏈最先表達(dá) 和 鏈相繼表達(dá) 但 很快被 取代 由開(kāi)到閉 和 同時(shí)打開(kāi) 一開(kāi)永不關(guān) 第二個(gè)開(kāi)關(guān)期3 9月 逐漸關(guān)閉 逐漸打開(kāi) 一開(kāi)永不關(guān) 出生后 表達(dá)為主 伴有少量 表達(dá) 五 基因差異表達(dá) genedifferentialexpresion 二 珠蛋白基因差異表達(dá) differentialexpresion 2 兩個(gè)開(kāi)關(guān)期 E coli加入或去除乳糖實(shí)驗(yàn) 六 原核生物基因的表達(dá)調(diào)控 1 誘導(dǎo)調(diào)控 inducibleregulation 一 轉(zhuǎn)錄調(diào)控 乳糖操縱子 lactoseoperon 的發(fā)現(xiàn) 1 誘導(dǎo)調(diào)控 inducibleregulation E coli代謝乳糖需要3種酶參加wt添加乳糖時(shí)三種酶含量急劇增加 無(wú)乳糖3種酶合成同時(shí)停止 突變型添加與否這3種酶都表達(dá) 六 原核生物基因的表達(dá)調(diào)控 一 轉(zhuǎn)錄調(diào)控 lacoperon結(jié)構(gòu) 1 誘導(dǎo)調(diào)控 六 原核生物基因的表達(dá)調(diào)控 一 轉(zhuǎn)錄調(diào)控 乳糖操縱子調(diào)控 lacI生產(chǎn)阻遏物關(guān)閉了操縱子 有乳糖時(shí) 乳糖與阻遏物結(jié)合 操縱基因lacO被打開(kāi) Z Y A結(jié)構(gòu)基因合成出 半乳糖苷酶 滲透酶和轉(zhuǎn)乙酰酶分解乳糖 不誘導(dǎo)被阻遏 誘導(dǎo)不阻遏的調(diào)控稱誘導(dǎo)負(fù)調(diào)控 1 誘導(dǎo)調(diào)控 六 原核生物基因的表達(dá)調(diào)控 一 轉(zhuǎn)錄調(diào)控 操縱基因發(fā)生突變OC 阻遏物不能與操縱基因結(jié)合 不誘導(dǎo)也表達(dá) OC突變是操縱子非結(jié)構(gòu)基因的突變稱OC組成型突變 操縱基因組成型突變 1 誘導(dǎo)調(diào)控 六 原核生物基因的表達(dá)調(diào)控 一 轉(zhuǎn)錄調(diào)控 調(diào)節(jié)基因組成型突變 調(diào)節(jié)基因發(fā)生突變I 后 生產(chǎn)的阻遏物不能與操縱基因結(jié)合 不誘導(dǎo)時(shí)也表達(dá) lacI突變是操縱子非結(jié)構(gòu)基因突變稱I 組成型突變 1 誘導(dǎo)調(diào)控 六 原核生物基因的表達(dá)調(diào)控 一 轉(zhuǎn)錄調(diào)控 因調(diào)節(jié)基因突變生產(chǎn)出沒(méi)有與誘導(dǎo)物結(jié)合的位點(diǎn)阻遏物 稱超組成型突變Is 因誘導(dǎo)也不表達(dá)稱超阻成型表達(dá)量 調(diào)節(jié)基因超組成型突變 1 誘導(dǎo)調(diào)控 六 原核生物基因的表達(dá)調(diào)控 一 轉(zhuǎn)錄調(diào)控 部分二倍體實(shí)驗(yàn) 1 誘導(dǎo)調(diào)控 六 原核生物基因的表達(dá)調(diào)控 一 轉(zhuǎn)錄調(diào)控 1 誘導(dǎo)調(diào)控 cAMP與CAP復(fù)合物誘導(dǎo)正調(diào)控 六 原核生物基因的表達(dá)調(diào)控 一 轉(zhuǎn)錄調(diào)控 誘導(dǎo)調(diào)控類型 誘導(dǎo)負(fù)控制 I基因生產(chǎn)阻遏蛋白關(guān)閉操縱子 誘導(dǎo)下打開(kāi)操縱子 因誘導(dǎo)不阻遏稱誘導(dǎo)負(fù)調(diào)控 如lacoperon 誘導(dǎo)正控制 I基因生產(chǎn)無(wú)活性激活蛋白關(guān)閉操縱子 誘導(dǎo)下操縱子打開(kāi) 因誘導(dǎo)能激活稱誘導(dǎo)正調(diào)控 如cAMPlacoperon 誘導(dǎo)自控制 調(diào)節(jié)基因位于操縱子內(nèi)為之 1 誘導(dǎo)調(diào)控 六 原核生物基因的表達(dá)調(diào)控 一 轉(zhuǎn)錄調(diào)控 E coli色氨酸合成需要3種酶 這3種酶是鄰氨基苯甲酸合成酶E D基因 吲哚甘油磷酸合成酶基因C 色氨酸合成酶B A基因5個(gè)基因生產(chǎn) 色氨酸操縱子由六部分組成 啟動(dòng)基因P 操縱基因O 前導(dǎo)序列L 弱化子 終止子和5個(gè)結(jié)構(gòu)基因 2 阻遏調(diào)控 repressibleregulation 色氨酸操縱子結(jié)構(gòu)1978 Yanofsky 六 原核生物基因的表達(dá)調(diào)控 一 轉(zhuǎn)錄調(diào)控 R基因生產(chǎn)無(wú)活性阻遏蛋白 操縱子打開(kāi) 生產(chǎn)色氨酸 色氨酸多余時(shí) 阻遏蛋白被激活 關(guān)閉操縱子 生產(chǎn)停止 輔阻時(shí)激活了阻遏蛋白關(guān)閉操縱子 稱阻遏負(fù)調(diào)控 2 阻遏調(diào)控 repressibleregulation 色氨酸操縱子調(diào)控 六 原核生物基因的表達(dá)調(diào)控 一 轉(zhuǎn)錄調(diào)控 負(fù)控制 I基因生產(chǎn)的阻遏蛋白無(wú)活性 操縱子打開(kāi) 輔阻時(shí)操縱子關(guān)閉 稱阻遏負(fù)調(diào)控 如trpoperon 正控制 I基因生產(chǎn)激活蛋白讓操縱子打開(kāi) 輔阻時(shí)操縱子關(guān)閉 稱阻遏正調(diào)控 如甲硫氨酸操縱子 操縱基因位于操縱子內(nèi)稱阻遏自控調(diào)控 如hisoperon 阻遏調(diào)控類型 第一節(jié)原核生物基因的表達(dá)調(diào)控 2 阻遏調(diào)控 repressibleregulation 一 轉(zhuǎn)錄調(diào)控 trp操縱子前導(dǎo)序列中直接參與operon調(diào)控的區(qū)間稱弱化子色氨酸操縱子前導(dǎo)序列trpL123 150bp缺失后 trpmRNA轉(zhuǎn)錄速率提高6 8倍 可見(jiàn)該序列有弱化轉(zhuǎn)錄作用 稱弱化子 在E O基因之間 有162bp序列 3 弱化子調(diào)控 attenuatorregulation 弱化子 attenuator 六 原核生物基因的表達(dá)調(diào)控 一 轉(zhuǎn)錄調(diào)控 3 弱化子調(diào)控 attenuatorregulation 弱化子結(jié)構(gòu) 區(qū)trpL54 59兩個(gè)trp密碼子UGGUGG 不同條件下能形成不同配對(duì)結(jié)構(gòu) 3 4區(qū)配對(duì)時(shí)會(huì)形成終止信號(hào) 2 3區(qū)配對(duì) 4區(qū)游離時(shí)無(wú)終止信號(hào) 六 原核生物基因的表達(dá)調(diào)控 一 轉(zhuǎn)錄調(diào)控 高trp濃度時(shí) 高濃度色氨酰 tRNA能占據(jù) 區(qū)trpL54 59兩個(gè)trp密碼子 導(dǎo)致3 4區(qū)配對(duì)形成終止信號(hào) 轉(zhuǎn)錄終止 低trp濃度時(shí) 低濃度色氨酰 tRNA很難通過(guò)兩個(gè)trp密碼子 導(dǎo)致2 3區(qū)配對(duì) 第4區(qū)游離 轉(zhuǎn)錄出trpmRNA 3 弱化子調(diào)控 attenuatorregulation 弱化子調(diào)控原理 4 轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控 自學(xué) 六 原核生物基因的表達(dá)調(diào)控 一 轉(zhuǎn)錄調(diào)控 二 翻譯調(diào)控 translationregulation 1 嚴(yán)謹(jǐn)調(diào)控 stringentcontrol 嚴(yán)謹(jǐn)反應(yīng) stringentresponse 六 原核生物基因的表達(dá)調(diào)控 改變RNA聚合酶結(jié)構(gòu) 影響其啟動(dòng)能力 停止mRNA合成 抑制rRNA基因啟動(dòng)子 使rRNA合成量急劇下降 核糖體蛋白失去結(jié)合對(duì)象 蛋白質(zhì)合成停止 所以 嚴(yán)謹(jǐn)反應(yīng)既是mRNA轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控 又是rRNA翻譯水平的翻譯調(diào)控 1 嚴(yán)謹(jǐn)調(diào)控 stringentcontrol ppGpp的調(diào)控作用 六 原核生物基因的表達(dá)調(diào)控 二 翻譯調(diào)控 translationregulation 2 翻譯起始調(diào)控 偶聯(lián)翻譯 六 原核生物基因的表達(dá)調(diào)控 二 翻譯調(diào)控 translationregulation 三 原核生物mRNA加工調(diào)控 六 原核生物基因的表達(dá)調(diào)控 三 原核生物mRNA加工調(diào)控 3 成熟RNA前體加工 間隔序列加工RNA都有失活的間隔序列 需剪去后才有活性 tRNA3 端加工轉(zhuǎn)錄的tRNA沒(méi)有CCA氨基酸臂 需要添加臂端 六 原核生物基因的表達(dá)調(diào)控 七 真核生物基因表達(dá)的調(diào)控 調(diào)控機(jī)理有 染色質(zhì)水平調(diào)控 染色體 活性染色質(zhì)和LCR 轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控 順史作用元件 反式作用因子 轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控 mRNA加工和選擇加工 翻譯水平調(diào)控 起始 非翻譯區(qū)和尾調(diào)控 翻譯后水平調(diào)控 二硫鍵調(diào)控 表達(dá)調(diào)控機(jī)制復(fù)雜1 基因組巨大 復(fù)雜基因組大 人體30億對(duì)bp 編碼6萬(wàn)個(gè)基因基因組復(fù)雜 重復(fù)序列種類多 比重大多個(gè)調(diào)節(jié)基因調(diào)控1 多個(gè)結(jié)構(gòu)基因2 基因分布在不同染色體 轉(zhuǎn)錄翻譯時(shí)空差異明顯3 DNA與組蛋白結(jié)合 有復(fù)雜的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)4 基因差異表達(dá)現(xiàn)象普遍 七 真核生物基因表達(dá)的調(diào)控 一 染色質(zhì)水平調(diào)控 基因丟失人體XX染色體早期隨機(jī)失活 出現(xiàn)巴氏小體 基因擴(kuò)增蟾蜍卵母細(xì)胞rDNA600 2 106 擴(kuò)增4000倍 基因重排酵母 或 交配型基因重排 1 染色體水平調(diào)控 一 染色質(zhì)水平調(diào)控 2 染色質(zhì)水平調(diào)控 活性染色質(zhì)的發(fā)現(xiàn) 七 真核生物基因表達(dá)的調(diào)控 2 染色質(zhì)水平調(diào)控 活性染色質(zhì)特點(diǎn) 一 染色質(zhì)水平調(diào)控 七 真核生物基因表達(dá)的調(diào)控 2 染色質(zhì)水平調(diào)控 轉(zhuǎn)錄與超敏感位點(diǎn) 一 染色質(zhì)水平調(diào)控 七 真核生物基因表達(dá)的調(diào)控 2 染色質(zhì)水平調(diào)控 活性基因轉(zhuǎn)錄與核小體 一 染色質(zhì)水平調(diào)控 七 真核生物基因表達(dá)的調(diào)控 二 轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控 1 順式調(diào)控 cis regulation 順式作用元件 cis actingelement 七 真核生物基因表達(dá)的調(diào)控 啟動(dòng)子調(diào)控 位于結(jié)構(gòu)基因起點(diǎn)前 5 端上游100bp之內(nèi) TATAbox 35bp RNA酶識(shí)別和結(jié)合位點(diǎn)GCbox 90bp 決定起始方式和性質(zhì) H2B缺失GCbox后 會(huì)傷失細(xì)胞周期性 二 轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控 1 順式調(diào)控 cis regulation 七 真核生物基因表達(dá)的調(diào)控 增強(qiáng)子 enhancer 調(diào)控 1 順式調(diào)控 cis regulation 二 轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控 七 真核生物基因表達(dá)的調(diào)控 增強(qiáng)子 enhancer 調(diào)控 遠(yuǎn)距離刺激 激活子與聚合酶形成復(fù)合體 使DNA彎曲 讓增強(qiáng)子與啟動(dòng)子接觸 擊活轉(zhuǎn)錄因子 提高轉(zhuǎn)錄效率多方式刺激 人胚胎 和 鏈血紅蛋白基因共用一個(gè)增強(qiáng)子 能與P1或P2啟動(dòng)子不同方式結(jié)合 提高轉(zhuǎn)錄效率 二 轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控 七 真核生物基因表達(dá)的調(diào)控 1 順式調(diào)控 cis regulation 參與真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控的蛋白質(zhì)因子 如多種蛋白質(zhì)多肽熱休克反應(yīng)元件 HSE 糖皮質(zhì)激素反應(yīng)元件 GRE 金屬反應(yīng)元件 MRE 等兩種調(diào)控方式 直接與DNA結(jié)合調(diào)控 與配基結(jié)合調(diào)控 反式作用因子 trans actingfactor 2 反式調(diào)控 trans regulation 二 轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控 七 真核生物基因表達(dá)的調(diào)控 直接與DNA結(jié)合調(diào)控 2 反式調(diào)控 trans regulation 二 轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控 七 真核生物基因表達(dá)的調(diào)控 2 反式調(diào)控 trans regulation 直接與DNA結(jié)合調(diào)控 二 轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控 七 真核生物基因表達(dá)的調(diào)控 亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu) ZIP 7個(gè)氨基酸中有1組4對(duì)亮氨酸殘基間形成拉鏈 能識(shí)別CCAAT增強(qiáng)子 增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄效率 螺旋 環(huán) 螺旋結(jié)構(gòu) HLH 100 200個(gè)氨基酸殘基形成成對(duì)的螺旋 中間有亮氨酸殘基拉鏈 通過(guò)CCAAT增強(qiáng)子增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄效率 2 反式調(diào)控 trans regulation 直接與DNA結(jié)合調(diào)控 二 轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控 七 真核生物基因表達(dá)的調(diào)控 配基種類有成千上萬(wàn)種 但共同結(jié)構(gòu)都有3類區(qū)間 轉(zhuǎn)錄識(shí)別區(qū) 約300bp 識(shí)別轉(zhuǎn)錄基因起點(diǎn) 結(jié)合激活區(qū) 60 300bp 1個(gè)配基可能有1 多個(gè)激活區(qū) 激素結(jié)合區(qū) 180 300bp 特定的結(jié)合區(qū)僅結(jié)合1種蛋白 2 反式調(diào)控 trans regulation 蛋白質(zhì)和配基結(jié)合調(diào)控 配基結(jié)構(gòu) 二 轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控 七 真核生物基因表達(dá)的調(diào)控 激素激活轉(zhuǎn)錄調(diào)控Jenson等 3H標(biāo)記 細(xì)胞質(zhì)內(nèi)雌二醇甾體激素與配基 受體蛋白 結(jié)合形成復(fù)合物 進(jìn)入核內(nèi)識(shí)別增強(qiáng)子 激活增強(qiáng)子 打開(kāi)啟動(dòng)子 轉(zhuǎn)錄出該基因mRNA 受體依激素不同而不同 其增強(qiáng)濃度也不同 如蠶絲蛋白基因激活增強(qiáng)子后4d內(nèi)達(dá)109個(gè)copy 2 反式調(diào)控 trans regulation 蛋白質(zhì)和配基結(jié)合調(diào)控 二 轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控 七 真核生物基因表達(dá)的調(diào)控 順?lè)词秸{(diào)控比較 2 反式調(diào)控 trans regulation 1 為兩個(gè)正常基因表達(dá) 轉(zhuǎn)錄mRNA P為啟動(dòng)子 R為調(diào)控蛋白2 上為順式調(diào)控基因P突變 調(diào)控蛋白不能與其結(jié)合 下正常轉(zhuǎn)錄3 反式調(diào)控因子R突變 不能與啟動(dòng)子結(jié)合 兩個(gè)均不能轉(zhuǎn)錄 二 轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控 七 真核生物基因表達(dá)的調(diào)控 三 轉(zhuǎn)錄后調(diào)控 post transcriptioonalregulation 1 RNA加工 核內(nèi)不均一前體RNA heterogeneosnucleusRNA 初轉(zhuǎn)錄出來(lái)的RNA前體 在基因長(zhǎng)度和性質(zhì)上差異很大 很不均勻 稱hnRNA 如 小鼠淀粉酶基因hnRNA有7993bp 該基因成熟mRNA僅1663bp 相差6330bp 七 真核生物基因表達(dá)的調(diào)控 內(nèi)含子自我剪切 三 轉(zhuǎn)錄后調(diào)控 post transcriptioonalregulation 1 RNA加工 七 真核生物基因表達(dá)的調(diào)控 1 RNA加工 內(nèi)含子自我剪切 三 轉(zhuǎn)錄后調(diào)控 post transcriptioonalregulation 七 真核生物基因表達(dá)的調(diào)控 2 選擇性加工 不同5 端選擇 同一前體mRNA因5 選擇不同啟動(dòng)子 剪得不同mRNA小鼠淀粉酶基因利用不同啟動(dòng)子產(chǎn)生唾液腺 肝臟兩種mRNA 分別有1663bp s 2 3 1773bp L 2 3 三 轉(zhuǎn)錄后調(diào)控 post transcriptioonalregulation 七 真核生物基因表達(dá)的調(diào)控 2 選擇性加工 不同3 端選擇 同一前體mRNA因3 端選擇不同的多聚腺苷剪接點(diǎn) 剪得不同mRNA 如脊椎動(dòng)物球蛋白因利用3 端不同的AATAAA多聚腺苷剪切點(diǎn) 在心臟和砂囊中分別產(chǎn)生20kb和10kb的兩種mRNA 三 轉(zhuǎn)錄后調(diào)控 post transcriptioonalregulation 七 真核生物基因表達(dá)的調(diào)控 2 選擇性加工 不同外顯子選擇 同一前體mRNA在不同組織中因外顯子選擇方式剪得不同mRNA 如大鼠降鈣素 CGRP 前體mRNA 在甲狀腺細(xì)胞中選擇C1C2和降鈣素剪得CGRP蛋白 腦細(xì)胞中剪接成相關(guān)神經(jīng)肽 三 轉(zhuǎn)錄后調(diào)控 post transcriptioonalregulation 七 真核生物基因表達(dá)的調(diào)控 1 翻譯起始 translationalinitiation 調(diào)控 翻譯起始因子 eukaryoticinitiationfactor eIF 決定翻譯起始延伸及終止 如 eIF1 啟動(dòng)40S形成rRN AeIF2 GTP Met tRNA復(fù)合物后 沿5 UTR滑行 尋找翻譯起點(diǎn)AUG eIF4 識(shí)別mRNA帽結(jié)構(gòu)沒(méi)有帽結(jié)構(gòu)的mRNA不翻譯 大鼠胰島素 mRNA失掉帽結(jié)構(gòu) 翻譯量下降10倍 四 翻譯調(diào)控 tranclationalregulationofeukaryotes 七 真核生物基因表達(dá)的調(diào)控 四 翻譯調(diào)控 tranclationalregulationofeukaryotes 2 5 端非翻譯區(qū)調(diào)控 5 untranslatedregionregulation UTR 七 真核生物基因表達(dá)的調(diào)控 鐵蛋白的翻譯調(diào)控 鐵蛋白的功能是儲(chǔ)存鐵 鐵蛋白mRNA翻譯取決于鐵的供應(yīng) 3 阻遏蛋白特異結(jié)合調(diào)控 四 翻譯調(diào)控 tranclationalregulationofeukaryotes 七 真核生物基因表達(dá)的調(diào)控 尾結(jié)構(gòu)直接影響蛋白質(zhì)翻譯速率翻譯量與poly A 長(zhǎng)度呈正比 poly A 尾與mRNA壽命有關(guān) 4 polyA尾結(jié)構(gòu)翻譯調(diào)控 四 翻譯調(diào)控 tranclationalregulationofeukaryotes 七 真核生物基因表達(dá)的調(diào)控 五 翻譯后調(diào)控 posttranslationcontrol 七 真核生物基因表達(dá)的調(diào)控 第13章個(gè)體發(fā)育作業(yè)及復(fù)習(xí)題第一部分一 作業(yè)二 復(fù)習(xí)題 一 名詞注釋1 transcriptionalcontrol8 insulator2 inducibleregulation9 trans actingfactor3 lactoseoperon10 hormoneresponseelement4 repressibleregulation11 5 untranslatedregionregulation5 attenuator12 posttranslationcontrol6 stringentcontrol13 heterogeneosnucleusRNA7 cisactingelement 二 填空1 原核生物基因的表達(dá)調(diào)控以 和 調(diào)控為主 mRNA加工為輔 2 調(diào)節(jié)基因生產(chǎn)的阻遏蛋白能與操縱基因結(jié)合關(guān)閉操縱子 誘導(dǎo)物作用下失去活性不能關(guān)閉操縱子的調(diào)控類型稱為 調(diào)控 因調(diào)節(jié)基因生產(chǎn)的無(wú)活性激活蛋白 在誘導(dǎo)物的作用下形成有活性的復(fù)合物操縱子被打開(kāi)的調(diào)控類型稱為 調(diào)控 3 調(diào)節(jié)基因生產(chǎn)的無(wú)活性阻遏蛋白 在輔阻物作用下形成有活性的復(fù)合物 操縱子被關(guān)閉的調(diào)控類型稱為 調(diào)控 調(diào)節(jié)基因生產(chǎn)的激活蛋白 在輔阻物作用下失去活性 操縱子被關(guān)閉的調(diào)控類型稱為 調(diào)控 4 因自身生產(chǎn)產(chǎn)物有余 而使無(wú)活性阻礙蛋白活化 關(guān)閉啟動(dòng)基因 停止該物質(zhì)轉(zhuǎn)錄生產(chǎn)的調(diào)控稱為 調(diào)控 因自身生產(chǎn)產(chǎn)物與相應(yīng)的tRNA結(jié)合 該產(chǎn)物氨?；鵷RNA有余 而使mRNA產(chǎn)生內(nèi)部終止子及莖環(huán)結(jié)構(gòu) 停止該物質(zhì)生產(chǎn)的調(diào)控為 調(diào)控 5 因某基因突變使鄰近基因翻譯量也相應(yīng)減少的現(xiàn)象稱為 導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因是前面基因的終止子就是后面基因的 三 選擇填空1 乳糖操縱子發(fā)生組成型突變后不誘導(dǎo)情況下也會(huì)表達(dá) 下面基因型哪些不是組成型突變 a OCZ b I Y c I Y d O Y 2 原核生物翻譯水平的基因表達(dá)調(diào)控包括 a 嚴(yán)謹(jǐn)反應(yīng) b 弱化子調(diào)控 c 阻遏調(diào)控 d mRNA加工調(diào)控3 真核生物翻譯水平的基因表達(dá)調(diào)控包括 a 順式作用元件調(diào)控 b 啟動(dòng)子調(diào)控 c 5 端非翻譯區(qū)調(diào)控 d 增強(qiáng)子調(diào)控 4 真核生物轉(zhuǎn)錄水平的基因表達(dá)調(diào)控包括 a 氨基酸或二硫鍵修飾 b poly A 長(zhǎng)度 c 5 端非翻譯區(qū)調(diào)控 d 絕緣子 5 蛋白質(zhì)直接和DNA結(jié)合參與真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控的組構(gòu)形式有多種 下面不是該組構(gòu)形式的是 a 內(nèi)含子剪接 b 螺旋 轉(zhuǎn)角 螺旋結(jié)構(gòu) c 鋅指結(jié)構(gòu) d 螺旋 環(huán) 螺旋結(jié)構(gòu) 四 判斷題1 真核生物結(jié)構(gòu)基因最先轉(zhuǎn)錄出來(lái)的mRNA前體分子稱hnRNA 2 前體蛋白剪接 氨基酸