現(xiàn)代生物學導論遺傳的分子基礎(chǔ)

9遺傳的分子基礎(chǔ)9.1基因是什么9.2DNA的半保留復制9.3RNA的組成和作用9.4遺傳密碼與蛋白質(zhì)合成9.5基因表達的調(diào)控與DNA損傷修復本文檔共100頁；當前第1頁；編輯于星期一\17點46分在20世紀的前40年，困擾科學家的兩個最基本的問題依然沒有解決：（1）基因是由什么物質(zhì)組成的？（2）基因是如何工作的？當時沒有人能夠想到，DNA就是遺傳物質(zhì)在Mendel和Morgan時代，使用的實驗材料主要是豌豆和果蠅等，它們都是一些非常復雜的多細胞生物后來，在對細菌和病毒這些極其簡單的生命形式的研究中，科學家才發(fā)現(xiàn)了遺傳物質(zhì)的蛛絲馬跡。9.1基因是什么本文檔共100頁；當前第2頁；編輯于星期一\17點46分從簡單到復雜是科學的研究方法。本文檔共100頁；當前第3頁；編輯于星期一\17點46分1928年，英國細菌學家Griffith首次發(fā)現(xiàn)基因是一類特殊的生物分子的證據(jù)。用肺炎鏈球菌實驗S型肺炎球菌：有莢膜，菌落表面光滑R型肺炎球菌：沒有莢膜，菌落表面粗糙著名的肺炎球菌實驗結(jié)果說明什么？

本文檔共100頁；當前第4頁；編輯于星期一\17點46分結(jié)果說明：加熱殺死的S型肺炎球菌中一定有某種特殊的生物分子或遺傳物質(zhì)（轉(zhuǎn)化因子），可以使無害的R型肺炎球菌轉(zhuǎn)化為有害的S型肺炎球菌這種生物分子或遺傳物質(zhì)是什么呢？著名的肺炎球菌實驗紐約洛克菲勒研究所的Avery敏感地抓住了這一問題，對加熱殺死的S型肺炎球菌的成分蛋白質(zhì)、核酸、多糖、脂類作酶解實驗，分別加入到無害的R型肺炎球菌中結(jié)果發(fā)現(xiàn)，惟獨只有核酸可以使無害的R型肺炎球菌轉(zhuǎn)化為有害的S型肺炎球菌1944年Avery正式得出結(jié)論：DNA是生命的遺傳物質(zhì)

蛋白質(zhì)不是生命的遺傳物質(zhì)

(在沒有DNA的病毒中RNA是遺傳物質(zhì))本文檔共100頁；當前第5頁；編輯于星期一\17點46分Structureofabacteriophagevirus更有說服力的噬菌體實驗（細菌病毒）本文檔共100頁；當前第6頁；編輯于星期一\17點46分1952年，美國Hershey和Chase用帶放射性培養(yǎng)基放射性同位素35S培養(yǎng)標記病毒的蛋白質(zhì)外殼，32P標記病毒的DNA內(nèi)核，感染細菌。新復制的病毒，檢測到了32P標記的DNA，沒有檢測到35S標記的蛋白質(zhì)。證實DNA在病毒和生物體復制中的關(guān)鍵作用。8年的時間,全世界的科學家才一致接受了Avery的結(jié)論1953年確立DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)理論，進入分子生物學時代更有說服力的噬菌體實驗本文檔共100頁；當前第7頁；編輯于星期一\17點46分DNA結(jié)晶X-射線衍射圖本文檔共100頁；當前第8頁；編輯于星期一\17點46分DNA復

制

模

型

檢

測9.2DNA如何進行復制？－細胞繁殖的第一步是DNA復制本文檔共100頁；當前第9頁；編輯于星期一\17點46分1958，Meselson和Stahl設(shè)計大腸桿菌15NH4CI為唯一氮源的培養(yǎng)液中生長若干代被15N標記的大腸桿菌轉(zhuǎn)入14NH4CI為唯一氮源的培養(yǎng)液中完成第一代和第二代繁殖時，

分離DNA，密度梯度超速離心15N/15N,密度大，在下部；14N/14N,密度小，在上部；15N/14N,在15N/15N和14N/14N之間在中部。9.2DNA的半保留復制DNA合成的同位素示蹤實驗本文檔共100頁；當前第10頁；編輯于星期一\17點46分實驗發(fā)現(xiàn)：被15N標記的親代DNA離心后只有一條帶，位于離心管下部；繁殖后第一代大腸桿菌的DNA離心后也只有一條帶，分布于離心管中部；繁殖后的第二代大腸桿菌DNA離心后出現(xiàn)兩條帶，一條分布于離心管中部，另一條分布于離心管上部，證明新合成的DNA分子的兩條多核苷酸鏈中有一條來自親代DNA，一條則是新合成的。DNA的復制是以親代的一條DNA為模板，按照堿基互補的原則，合成另一條具有互補堿基的新鏈，因此，細胞中DNA的復制被稱為半保留復制DNA合成的同位素示蹤實驗(用氯化銫密度梯度離心)本文檔共100頁；當前第11頁；編輯于星期一\17點46分解旋酶DNA的復制發(fā)生在細胞周期的S期，在解旋酶的作用下，首先雙螺旋的DNA可以同時在許多DNA復制的起始位點局部解螺旋并拆開為兩條單鏈，如此在一條雙鏈上可形成許多“復制泡”，解鏈的叉口處稱為復制叉。本文檔共100頁；當前第12頁；編輯于星期一\17點46分DNA復制起始點、方向和速度本文檔共100頁；當前第13頁；編輯于星期一\17點46分DNA復制起始點---雙向復制

本文檔共100頁；當前第14頁；編輯于星期一\17點46分D

N

A

雙鏈的極性本文檔共100頁；當前第15頁；編輯于星期一\17點46分DNA的復制具有方向性,只能從5’→3’本文檔共100頁；當前第16頁；編輯于星期一\17點46分DNA的復制過程（半不連續(xù)復制）本文檔共100頁；當前第17頁；編輯于星期一\17點46分DNA復制的引物本文檔共100頁；當前第18頁；編輯于星期一\17點46分DNA雙鏈的非對稱性復制本文檔共100頁；當前第19頁；編輯于星期一\17點46分DNA復制的特點1）半保留復制---DNA的兩條單鏈分別作為模板復制與之互補的單鏈;2）DNA的復制具有方向性,只能從5’→3’;3）DNA的兩條單鏈的復制是非對稱性的,3’鏈為連續(xù)復制,5’鏈為間斷復制;

4）DNA的復制必需先在復制起始點合成一段引物.

＊端粒和端粒酶（胚胎細胞85％的癌細胞中都測出有活性端粒酶）＊原核生物（環(huán)狀雙鏈DNA）－只有單個復制起始點

＊某種噬菌體（環(huán)狀單鏈DNA）－滾環(huán)復制本文檔共100頁；當前第20頁；編輯于星期一\17點46分端粒酶維持著端粒的長度它在胚胎干細胞中高度表達，使得胚胎干細胞不斷進行分裂卻不會遭受染色體損傷。絕大多數(shù)成體細胞缺乏端粒酶，導致功能DNA的逐漸喪失。這被認為是決定細胞壽命的一個重要因素。然而，在許多腫瘤中，端粒酶被重新激活，使得反常細胞無止境地進行分裂。美國科學家近日利用X射線結(jié)晶學方法，揭示了控制細胞衰老定時機制的端粒酶（Telomerase）的關(guān)鍵部位。這一成果有望為絕大部分的人類癌癥提供安全的治療手段。相關(guān)論文8月31日在線發(fā)表于《自然》（Nature）雜志上。美國費城威斯達研究所的Emmanuel

Skordalakes和同事檢測了許多不同物種的端粒酶基因。他們發(fā)現(xiàn)赤擬谷盜（Tribolium

castaneum）的端粒酶基因要比其它的短得多，這使得構(gòu)建基因更為容易。研究人員將這一基因在細菌體內(nèi)進行了克隆，并進行了結(jié)晶學實驗。

本文檔共100頁；當前第21頁；編輯于星期一\17點46分

生命延續(xù)的奧秘---DNA復制本文檔共100頁；當前第22頁；編輯于星期一\17點46分9.3RNA的組成和作用RNA與DNA的主要差別：（1）RNA大多是單鏈分子；（2）含核糖而不是脫氧核糖；（3）4種核苷酸中，不含胸腺嘧啶T，而是由尿嘧啶U代替了胸腺嘧啶T。本文檔共100頁；當前第23頁；編輯于星期一\17點46分細胞中主要有3種RNA（3＋1＝4）信使RNA（messagerRNA,mRNA）種類很多核糖體RNA（ribosomeRNA,rRNA）轉(zhuǎn)運RNA（transferRNA,tRNA）小RNA（miRNA、RNAi/iRNA等）-新發(fā)現(xiàn)

1）mRNA是遺傳信息的攜帶者。真核細胞在細胞核中轉(zhuǎn)錄DNA上的遺傳信息，然后以mRNA攜帶信息進入細胞質(zhì)，作為蛋白質(zhì)合成的模板。原核細胞沒有細胞核，直接合成蛋白。此外，真、原核細胞mRNA的3′和5′的結(jié)構(gòu)也有差別本文檔共100頁；當前第24頁；編輯于星期一\17點46分2）tRNA和反密碼子tRNA局部為雙鏈，在3′、5′端相反一端的環(huán)上具有由3個核苷酸組成的反密碼子。tRNA的反密碼子在蛋白質(zhì)合成時與mRNA上互補的密碼子相結(jié)合。

tRNA起識別密碼子和攜帶相應氨基酸的作用。tRNA的結(jié)構(gòu)特點：含80個左右核苷酸

3′端有CCA-OH三葉草形結(jié)構(gòu)本文檔共100頁；當前第25頁；編輯于星期一\17點46分3）rRNA與核糖體rRNA和蛋白質(zhì)共同組成的復合體就是核糖體，核糖體是蛋白質(zhì)合成的場所。核糖體的大小亞基只有在行使翻譯功能即肽鏈合成時聚合成整體，為蛋白質(zhì)的合成提供場所。占細胞總RNA的80％。核糖體上具有附著mRNA模板鏈的位置，還有兩個tRNA附著的位置，分別稱為A位和P位本文檔共100頁；當前第26頁；編輯于星期一\17點46分本文檔共100頁；當前第27頁；編輯于星期一\17點46分4）小RNA分子從RNA干擾現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)RNA調(diào)控的一套全新的機制，是這幾年生物學中的重大革命

信使信使RNA（mRNA）、核糖體RNA(rRNA)、轉(zhuǎn)運RNA(tRNA)是三種經(jīng)典意義上的RNA分子，它們行使中心法則規(guī)定的RNA分子的生物學功能。

現(xiàn)今涌現(xiàn)出了一大批小RNA分子，包括核小RNA分子(snRNA)、核仁小RNA分子(smallnucleolarRNA，snoRNA)、微小RNA分子(microRNA，miRNA)、和小干擾RNA分子(smallinterferingRNA，siRNA/RNAi)等等。小RNA分子的大量發(fā)現(xiàn)和對其特殊生物學功能的認識，動搖了中心法則的統(tǒng)治地位。RNA不光是遺傳信息從DNA到蛋白質(zhì)的中間媒介，RNA還可以獨當一面，是與蛋白質(zhì)等價的功能元件，在細胞生命活動中起到不可替代的作用。這些小RNA分子都小于500個核苷酸，miRNA和siRNA都只含有21—23個核苷酸。本文檔共100頁；當前第28頁；編輯于星期一\17點46分siRNAModelforRNAiorsiRNA

RISC

(RNA-inducedsilencingcomplex)EffectorNuclease本文檔共100頁；當前第29頁；編輯于星期一\17點46分RISC

(RNA-inducedsilencingcomplex)EffectorNuclease

-RISCcontainssiRNA -precurseractivatedbyATP -findanddestroymRNA

ofcomplementarysequence -containsendo-andexonuclease, cleavesthehybridinthemiddle imm.followedbydegradation -ARO:PAZdomainRISC–nucleasecomplex本文檔共100頁；當前第30頁；編輯于星期一\17點46分LatentRISC

PrecursorRISC~250KassociatewithdssiRNAs +ATPActiveRISC

ActiveRISC~100K(siRNAunwinding)associatewithsssiRNAs–destroystargetmRNAsHannonReviewRISC–nucleasecomplex本文檔共100頁；當前第31頁；編輯于星期一\17點46分遺傳密碼的破譯

遺傳信息是如何儲藏在4種核苷酸中的？9.4遺傳密碼與蛋白質(zhì)合成數(shù)學家、物理學家——邏輯運算或推導？兩位不知名的分子生物學家，無數(shù)艱苦的實驗本文檔共100頁；當前第32頁；編輯于星期一\17點46分

遺傳密碼破譯的內(nèi)容1)連續(xù)編碼還是重疊或間斷編碼?2)每個密碼的字數(shù)?3)密碼子含義?本文檔共100頁；當前第33頁；編輯于星期一\17點46分密碼子猜測1954年，物理學家GeorgeGamow研究組成蛋白質(zhì)的20種氨基酸和mRNA4個核苷酸之間的關(guān)系,即4種不同的核苷酸如何編碼20種氨基酸?

核苷酸

氨基酸1個核苷酸決定1個氨基酸41＝42個核苷酸決定1個氨基酸42＝163個核苷酸決定1個氨基酸43＝64本文檔共100頁；當前第34頁；編輯于星期一\17點46分

連續(xù)編碼還是重疊或間斷編碼？

－假如密碼子是重疊的本文檔共100頁；當前第35頁；編輯于星期一\17點46分密碼子是重疊的還是非重疊的?1)如果密碼子是重疊的,當DNA分子編碼順序中某個堿基發(fā)生突變,那么將會影響一個以上氨基酸順序的改變.2)1961年,一項實驗證明密碼子是不重疊

的:亞硝酸可誘導煙草花葉病毒蛋白質(zhì)基因突變,每次突變產(chǎn)生的變異蛋白質(zhì)中只有一個氨基酸發(fā)生變化.本文檔共100頁；當前第36頁；編輯于星期一\17點46分Matthei和Nirenberg合作：

在試管中將ATP、游離的氨基酸加入到從細胞提取的核糖體、核酸和酶的混合物——沒有蛋白質(zhì)的合成

（雖然有人用此法可將氨基酸連接到一段肽鏈上，但不知其所以然）建立了對RNA高度敏感、及時檢測多肽合成的試管實驗系統(tǒng)；

提出了一個重要問題：需要一種帶有遺傳信息的RNA？列出200多種RNA，看中了煙草花葉病毒RNA→獲得了神秘蛋白質(zhì)1955年，MarianneGrunberg-Manago發(fā)現(xiàn)核苷酸連接酶1959年，Matthei看中了Manago的用核苷酸連接酶人工合成多聚RNA的方法。試管加入不同的酶、核糖體、ATP、16種氨基酸，然后在其中分別加上合成的polyU、polyA、polyAU…,

◆遺傳密碼的破譯本文檔共100頁；當前第37頁；編輯于星期一\17點46分Matthei經(jīng)過5天連續(xù)通宵達旦的工作，將不同的氨基酸分別加入到polyU試管系統(tǒng)中,得到了答案，產(chǎn)生了許多蛋白質(zhì)；問題：polyU主要利用了哪些氨基酸呢？polyU合成的肽鏈全部是苯丙氨酸（Phe）Matthei，世界上破譯密碼的第一人

本文檔共100頁；當前第38頁；編輯于星期一\17點46分Nirenberg去參加莫斯科的第五屆國際生物化學大會，

不善于推銷自己，小組會上只有Meselson認為非同小可，建議FrancisCrick在全體大會上重新做學術(shù)報告

問題：幾個U決定一個苯丙氨酸的合成？Nirenberg全力組織其他遺傳密碼的破譯，Nirenberg發(fā)現(xiàn)并定義了3個核苷酸為一個密碼子，決定一個氨基酸的翻譯Matthei回德國Khorana發(fā)明了按需要連接任意重復序列核苷酸的方法，如：ACACACACACACAC，合成的是thr-his-thr-his鏈ACA——蘇氨酸的密碼子CAC——組氨酸的密碼子蘇氨酸-thr，組氨酸-his本文檔共100頁；當前第39頁；編輯于星期一\17點46分1966年，Nirenberg和Khorana完成全部遺傳密碼字典：

64個密碼子61個負責20種氨基酸翻譯3個無義密碼子Nirenberg和Khorana1968年諾貝爾獎遺傳密碼的破譯本文檔共100頁；當前第40頁；編輯于星期一\17點46分遺傳密碼字典本文檔共100頁；當前第41頁；編輯于星期一\17點46分遺傳密碼的特征1)

通用:所有生物采用同一密碼字典.2）兼并:數(shù)個密碼子編碼同一個氨基酸.

如終止密碼子UAA,UAG,UGA

3）搖擺:密碼子的第3個堿基可選擇不同堿基配對降低由于遺傳密碼突變而引起的基因產(chǎn)物錯誤4）偏愛:搖擺密碼子使用頻率不同.5）偏離:在不同場合同一密碼子含義不同無逗號及不重疊本文檔共100頁；當前第42頁；編輯于星期一\17點46分遺傳密碼的兼并本文檔共100頁；當前第43頁；編輯于星期一\17點46分遺傳密碼的通用性本文檔共100頁；當前第44頁；編輯于星期一\17點46分

密碼子搖擺

擺動假設(shè)：簡并密碼子前兩個核苷酸相同，第三個可變動本文檔共100頁；當前第45頁；編輯于星期一\17點46分遺傳密碼子偏愛

細菌，病毒，動物和植物雖然采用同一套密碼子，但細胞中同義密碼tRNA的比例并不相同.不同生物的基因在使用同義密碼或兼并密碼時并非平等對待,而是表現(xiàn)“偏愛”某些同義密碼的特點，即某些同義密碼子使用更為頻繁。

基因工程表達重組蛋白時，利用表達細胞的偏愛密碼子構(gòu)建同一基因，可提高表達量。本文檔共100頁；當前第46頁；編輯于星期一\17點46分酵母密碼的使用頻率不同于人類－偏好本文檔共100頁；當前第47頁；編輯于星期一\17點46分■遺傳信息的轉(zhuǎn)錄由DNA遺傳信息控制的蛋白質(zhì)合成涉及兩個基本過程：第一步－轉(zhuǎn)錄，將DNA的遺傳信息轉(zhuǎn)移到mRNA中，發(fā)生在細胞核中；第二步－翻譯，將mRNA的信息翻譯成蛋白質(zhì)的氨基酸序列，發(fā)生在細胞質(zhì)中進行。在原核生物中，遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯則簡單一些。本文檔共100頁；當前第48頁；編輯于星期一\17點46分發(fā)生在細胞核中。以DNA分子為模板，按照堿基互補的原則，合成一條單鏈的RNA即mRNA，DNA分子攜帶的遺傳信息被轉(zhuǎn)移到RNA分子中。其過程與DNA的復制基本相同■轉(zhuǎn)錄過程(真核細胞)本文檔共100頁；當前第49頁；編輯于星期一\17點46分本文檔共100頁；當前第50頁；編輯于星期一\17點46分遺傳信息的轉(zhuǎn)錄（DNA－RNA）

與DNA復制比較有以下特點：堿基互補的原則G–CA–U起始：啟動子,位于轉(zhuǎn)錄單位5’端，是一段DNA序列，稱為上游。終止：終止子，位于轉(zhuǎn)錄單位3’端，稱為下游。起終止作用的是RNA序列

方向：5’到3’方向本文檔共100頁；當前第51頁；編輯于星期一\17點46分正義鏈-sence和反義鏈-antisence本文檔共100頁；當前第52頁；編輯于星期一\17點46分內(nèi)含子：不能編碼蛋白質(zhì)的核苷酸片段外顯子：編碼蛋白質(zhì)的核苷酸片段轉(zhuǎn)錄后新合成的mRNA是未成熟的mRNA，pre－RNA，或hnRNA，需要在特定部位剪接、加工，最后形成較短的有功能的成熟的mRNA。

注：

原核生物中DNA鏈上不存在內(nèi)含子■真核細胞的轉(zhuǎn)錄－成熟mRNA的形成過程本文檔共100頁；當前第53頁；編輯于星期一\17點46分前體mRNA(preRNA)的加工：

（processing）除去內(nèi)含子（splicing）RNA5‘端加一個甲基化的帽子（7-甲基鳥甘酸）RNA3‘端加一個多聚腺苷酸的尾巴（polyA尾）加工的作用－本文檔共100頁；當前第54頁；編輯于星期一\17點46分真

核

細

胞mRNA的

戴

帽

與

加

尾本文檔共100頁；當前第55頁；編輯于星期一\17點46分細胞中蛋白質(zhì)的合成是一個嚴格按照mRNA上密碼子的信息指導氨基酸單體合成為多肽鏈的過程，這一過程稱為mRNA的翻譯。mRNA的翻譯需要有mRNA、tRNA、核糖體、多種氨基酸和多種酶等的共同參與。翻譯過程(即多肽鏈的合成)包括：起始、多肽鏈延長和翻譯終止3個基本階段?！龅鞍踪|(zhì)的合成-翻譯過程本文檔共100頁；當前第56頁；編輯于星期一\17點46分蛋白質(zhì)的合成過程本文檔共100頁；當前第57頁；編輯于星期一\17點46分翻譯過程中，由于每一個氨基酸是嚴格按照mRNA模板的密碼序列被逐個合成到肽鏈上，因此，mRNA上的遺傳信息被準確地翻譯成特定的氨基酸序列。細胞質(zhì)中，翻譯是一個快速過程：一種新肽鏈合成平均不到1min；且一段mRNA可以相繼與多個核糖體相結(jié)合，同時進行多條同一種肽鏈的合成。蛋白質(zhì)翻譯后，在胞內(nèi)特定位置修飾和加工，定位信號肽尋靶運輸本文檔共100頁；當前第58頁；編輯于星期一\17點46分Manyribosomestranslatingthesamemessage本文檔共100頁；當前第59頁；編輯于星期一\17點46分分子遺傳的中心法則－是生物信息流最根本的內(nèi)容

(自我復制)復

DNAmRNA蛋白質(zhì)生理功能制

轉(zhuǎn)錄翻譯

逆轉(zhuǎn)錄RNA的自我復制：反/逆轉(zhuǎn)錄成DNA－轉(zhuǎn)錄本文檔共100頁；當前第60頁；編輯于星期一\17點46分9.5基因表達的調(diào)控與DNA損傷修復基因表達的調(diào)控

DNA轉(zhuǎn)錄到RNA翻譯，即遺傳信息從基因流向RNA又流向蛋白質(zhì)的過程總稱為基因表達在高度復雜的生物細胞及其多種多樣的代謝過程中，基因的表達在時間和空間高度有序的，復雜而精密。基因本身會發(fā)生突變或損傷，細胞修復機制本文檔共100頁；當前第61頁；編輯于星期一\17點46分■原核與真核細胞基因表達的差異：1.內(nèi)含子－原核基因無內(nèi)含子，真核有內(nèi)含子2.時空間隔－轉(zhuǎn)錄與翻譯的時空間隔3.原核細胞中，單個mRNA內(nèi)往往包含多個基因轉(zhuǎn)錄物/順反子－操縱子學說4.起始位點結(jié)構(gòu)－起始密碼子、啟動子5.mRNA的剪切和修飾、加工－mRNA壽命不同6.核糖體結(jié)構(gòu)-原核細胞70S，真核，80S本文檔共100頁；當前第62頁；編輯于星期一\17點46分■原核細胞基因的轉(zhuǎn)錄與翻譯順反子－編碼一個多肽的遺傳單位原核－多順反子，真核－單個順反子本文檔共100頁；當前第63頁；編輯于星期一\17點46分乳糖操縱子學說－原核基因表達的調(diào)控乳糖進入腸道后，大腸桿菌會立刻制造出一些特殊的酶，其中最主要的為b-半乳糖苷酶，來吸收和利用作為細胞能源的乳糖。沒有乳糖時，就立即停止產(chǎn)生之。法國巴士德研究所的科學家Monod和Jacob發(fā)現(xiàn)，大腸桿菌在不含乳糖的葡萄糖培養(yǎng)基中不會分泌b-半乳糖苷酶；相反，含有乳糖時，會合成b-半乳糖苷酶，使乳糖水解。經(jīng)過一系列的實驗后，他們又發(fā)現(xiàn)，大腸桿菌在沒有乳糖的環(huán)境中不產(chǎn)生編碼b-半乳糖苷酶的mRNA。1961年，他們提出了一種模型即乳糖操縱子學說。本文檔共100頁；當前第64頁；編輯于星期一\17點46分乳糖操縱子學說結(jié)構(gòu)基因：包括編碼b-半乳糖苷酶（Z）、透性酶（Y）和硫半乳糖苷乙酰轉(zhuǎn)移酶（A）三種利用乳糖的基因。乳糖操縱子：由啟動基因、操縱基因和結(jié)構(gòu)基因共同構(gòu)成的基因簇調(diào)節(jié)基因—產(chǎn)生阻遏蛋白乳糖的存在與否決定基因是否表達本文檔共100頁；當前第65頁；編輯于星期一\17點46分乳糖的調(diào)節(jié)－抑制作用與誘導作用抑制作用：沒有乳糖時，調(diào)節(jié)基因產(chǎn)生的阻遏蛋白，與操縱基因結(jié)合，RNA聚合酶不能與啟動基因結(jié)合，結(jié)構(gòu)基因不能產(chǎn)生酶蛋白誘導作用：有乳糖時，乳糖代謝產(chǎn)生別乳糖（是其異構(gòu)體），別乳糖與阻遏蛋白結(jié)合，失去阻遏作用，RNA聚合酶與啟動基因結(jié)合，結(jié)構(gòu)基因產(chǎn)生酶蛋白本文檔共100頁；當前第66頁；編輯于星期一\17點46分負反饋作用b-半乳糖苷酶產(chǎn)生后，催化乳糖分解為半乳糖和葡萄糖。待乳糖被分解后，阻遏蛋白又與操縱基因結(jié)合，結(jié)構(gòu)基因被關(guān)閉。

色氨酸操縱子－與乳糖操縱子正好相反（起正反饋作用）本文檔共100頁；當前第67頁；編輯于星期一\17點46分TheOperonModel乳糖操縱子模型FancoisJacobandJacquesMonod本文檔共100頁；當前第68頁；編輯于星期一\17點46分本文檔共100頁；當前第69頁；編輯于星期一\17點46分Thestructureandoperationofanoperon本文檔共100頁；當前第70頁；編輯于星期一\17點46分

■真核細胞基因表達如何調(diào)控？不同的細胞類型合成不同的蛋白質(zhì)組－基因的表達決定了細胞的表型人網(wǎng)織紅細胞－合成的95%的多肽鏈是珠蛋白垂體前葉－合成的30%的多肽鏈是生長激素肝細胞－既不合成珠蛋白，也不合成生長激素本文檔共100頁；當前第71頁；編輯于星期一\17點46分真核生物基因表達與調(diào)控的復雜性本文檔共100頁；當前第72頁；編輯于星期一\17點46分真核細胞轉(zhuǎn)錄的酶DNARNA真核細胞轉(zhuǎn)錄酶有三種:RNApolymeraseIRNApolymeraseIIRNApolymeraseIII本文檔共100頁；當前第73頁；編輯于星期一\17點46分SL1TFIIDTFIIDTFIIIBTFIIIBTATABOXTATABOXcoreelementInitiatorregion表示上游轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點彩色方框

ABBOXRNApolymeraseIRNApolymeraseIIRNApolymeraseIIRNApolymeraseIIIRNApolymeraseIIIrRNAmRNAmRNAsnRNAtRNA本文檔共100頁；當前第74頁；編輯于星期一\17點46分

真核細胞基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)中的

順式調(diào)控元件（都是DNA）

啟動子operater（TATAbox）,-30位/原核，-100位增強子promoter（位置不固定），-100位以上沉默子silencer（是指基因上的DNA片段)本文檔共100頁；當前第75頁；編輯于星期一\17點46分

真核細胞基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)中的

反式調(diào)控元件-

轉(zhuǎn)錄因子（transcriptionfactor,TF）

（都是蛋白質(zhì)！）

也可分為三類：

基本轉(zhuǎn)錄因子－將RNA聚合酶定位在啟動子上

轉(zhuǎn)錄激活因子－都是特異的DNA結(jié)合蛋白

輔助轉(zhuǎn)錄激活因子及轉(zhuǎn)錄抑制因子/沉默子

本文檔共100頁；當前第76頁；編輯于星期一\17點46分本文檔共100頁；當前第77頁；編輯于星期一\17點46分本文檔共100頁；當前第78頁；編輯于星期一\17點46分RNApolymeraseII（POLII）本文檔共100頁；當前第79頁；編輯于星期一\17點46分轉(zhuǎn)錄因子的類型helix-turn-helixmotif本文檔共100頁；當前第80頁；編輯于星期一\17點46分ZincFingerMotifs本文檔共100頁；當前第81頁；編輯于星期一\17點46分

azincfingerprotein本文檔共100頁；當前第82頁；編輯于星期一\17點46分TheLeucineZipperMotif本文檔共100頁；當前第83頁；編輯于星期一\17點46分■真核細胞基因表達的調(diào)控

－不存在類似原核生物的操縱子轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控前體mRNA剪切、拼接，加工的調(diào)控mRNA輸運的調(diào)控翻譯水平上的調(diào)控蛋白質(zhì)加工水平的調(diào)控本文檔共100頁；當前第84頁；編輯于星期一\17點46分真核生物基因表達與調(diào)控的復雜性：

除了轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控外，還有其他因素。（1）真核生物具有由核膜包被的細胞核，其基因的轉(zhuǎn)錄發(fā)生在細胞核中，而翻譯則發(fā)生在細胞質(zhì)中（2）真核生物基因數(shù)目比原核生物多，大多數(shù)基因除了有不起表達作用的內(nèi)含子，另外還有更多調(diào)節(jié)基因表達的非編碼序列，真核生物所轉(zhuǎn)錄的前體mRNA必須經(jīng)過加工成熟后才進入表達階段。本文檔共100頁；當前第85頁；編輯于星期一\17點46分(3)染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)對基因的表達起總體控制作用

真核生物染色質(zhì)由DNA與5種組蛋白結(jié)合組成，它們折疊和纏繞形成核小體，核小體及染色質(zhì)進一步折疊纏繞形成超級結(jié)構(gòu)狀態(tài)的細胞分裂中期染色體。本文檔共100頁；當前第86頁；編輯于星期一\17點46分本文檔共100頁；當前第87頁；編輯于星期一\17點46分（4）化學信號包括某些激素的誘導控制作用。（5）基因組內(nèi)DNA的化學修飾以及發(fā)育過程中高度分化的機制等本文檔共100頁；當前第88頁；編輯于星期一\17點46分細胞通過對外界信號的響應改變基因的表達本文檔共100頁；當前第89頁；編輯于星期一\17點46分

基因組內(nèi)DNA的化學修飾：甲基化，去乙?；?，磷酸化本文檔共100頁；當前第90頁；編輯于星期一\17點46分修飾染色質(zhì)的復合物ATP-dependentcomplex