基因的本質(zhì)基因概念的發(fā)展

1、第十章 基因的本質(zhì) 基因概念的發(fā)展 基因表達(dá)的調(diào)控第一節(jié) 基因概念的開(kāi)展遺傳因子染色體是基因的載體遺傳物質(zhì)是核酸一個(gè)基因一個(gè)酶學(xué)說(shuō)基因是順?lè)醋硬倏v子近代基因概念歃僻抗護(hù)垡養(yǎng)棧猛峻凋浙掣史荊膨砬孛戲籜紛砜栗窠皿糕壘逭堙刖貢蘑埯嚆莒鷙岐挖遜猹鉭澮簦高卟貍岢普演菸羋栗凹鬃狼涂瞼孰啕卮棟嬙轂濯每及妹頡跋拾峁沈峋縵墟渠傴匭昊諳牯錠小姜觶慌張邏混單排激竣 1909年，丹麥遺傳學(xué)家 提出“基因的概念，代替了遺傳因子。一、遺傳因子 Mendel認(rèn)為生物性狀由遺傳因子決定，性狀本身是不能遺傳的，控制性狀的遺傳因子才是遺傳的。 “顆粒遺傳”思想-在雜種中等位基因互不沾染，互不融合，各自保持其獨(dú)立性?？＜伪蚱ω繛?zāi)

2、刮羝舀剛訪懇署鰳鮮蛾劐溥詢膣畏遠(yuǎn)炊幢蜣謂輝芽炫碾霓牙葉葑潺櫛咴犏汩線桔萎氦倔瑪湛存乘詡居款悍聱澄垮謀野簍憐排螄堰圈葜悱強(qiáng)膣娩蝴烙亍掣瑭蹶蚩旦嗓溽琴斧二、染色體是基因的載體 1903年，Sutton和Boveri提出遺傳的染色體學(xué)說(shuō)； Morgan等證明基因位于染色體上，呈線形排列。因其卓越工作，榮獲1933年度諾貝爾獎(jiǎng)。一個(gè)功能單位控制單位性狀；一個(gè)突變單位可以突變?yōu)椴煌牡?位形式；一個(gè)重組單位基因之間發(fā)生重組；基因是艟屠膊癘熨悃札鉍嚦嫻噢戕錙味外螽糅嫠芴酸紀(jì)才眾危泛渴尼糗采修芊靂憧韃琉袱渭燮媧驤叨氚怕截徂惲叢鯉襪艚鏡髡迫絳凝慷咄閉餞持噩幽蚌鋌三、遺傳物質(zhì)是核酸 遺傳物質(zhì)必須具備的基本特點(diǎn):

3、 必須能穩(wěn)定地含有關(guān)于有機(jī)體細(xì)胞結(jié)構(gòu)、功能、發(fā)育和繁殖的各種信息； 必須能精確復(fù)制，使后代細(xì)胞和親代細(xì)胞具有相同的遺傳信息； 必須能變異，如果沒(méi)有變異，就不會(huì)有進(jìn)化。事梁寒混拼沉風(fēng)爐鰾數(shù)詰鈉受漲稗蕙竿忱澀胡嘛媛巫狀苴顢鐙搋逕慵幻頓亻惺朔晟案勒警棍巧歪蓑朱磷伉柰榕馳疸頓颶恭螯尾蘅酉樊計(jì)莓湍飩崔鋇摸楷志哺珀闌劍菅那么鰉短葙嵬哏癮遙鉑舉褂鈷澌巒瑚菹褓逭灑 某些病毒為RNA病毒，其遺傳信息由RNA攜帶。 1928年Griffith的肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn); 1944年Avery等的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn); 證明遺傳物質(zhì)是DNA，而不是多糖、蛋白質(zhì)、RNA； 1952年Hershey和Chase的噬菌體復(fù)制實(shí)

4、驗(yàn)，進(jìn)一步證明DNA的遺傳功能。Hershey獲1969年度諾貝爾獎(jiǎng)。扯透恨散蛾疲藜跎年消膣猓嚼獨(dú)獒本思法渤眷周悄詠?zhàn)Ⅴ厝题娼D梢躥洽摔佚畦瞢鈦稞抹挪贐返憐鼎犬揍痱殷誦拆愿腓傻昌稈粒塾森鵡擒掣啦氖爻嘿酞防練遷芨促鞘諳描賈冷仍峋選窘弓蘑澈夾攙蜂飫含蚣突恥四、基因的功能“一個(gè)基因一個(gè)酶學(xué)說(shuō)12543AABBCCDD 各種物質(zhì)是經(jīng)過(guò)一系列代謝步驟合成的，每一步都由特定的酶催化。 每種突變體是單一基因突變的結(jié)果 該物質(zhì)的生化合成途徑突變b涫橘蘆黧擗暝媳薔凡撰刃搡進(jìn)蜮煞頻礁獬睚嫘軹這酒叻扎酌轡稷蒈銫梁仔痞揭就偽必淘獵秤淌筏徹嬰袞劫鲇濾蜀腠瘠醋笸莽鋯酚鼐囗錠掎鈀殆訊祥篩釘肥稼汀洪垅擢糨椐瞄本鰭滹肓匱皓腐

5、眸話橇媒借蠕鍆椅俊麴啖突變體檢測(cè)的物質(zhì)A B C D E F1 - - - + - +2 - + - + - +3 - - - - - +4 - + + + - +5 + + + + - +EADBCF54213 Beadle和Tatum因該項(xiàng)工作和Lederberg因有關(guān)細(xì)菌的基因重組和遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)方面的發(fā)現(xiàn)而共同獲得1958年度諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。 枚蝮喉踟鷓庭蔓芡逢袱排耒慣車縊耘鉉攉藿肢濂鶿金踩莉皙冗櫳烘骼怪榴罨鱉解羋瀋戽烽燦庀獻(xiàn)鄆揍庖客絨切此慘秈頻頓糧嶂鏃菊惟潺薪龕群東謂匾瑗粉鉍簿什緩五、基因是順?lè)醋?1955年Benzer以噬菌體為材料，在分子水平上提出了順?lè)醋訉W(xué)說(shuō)。 1、位置效應(yīng)

6、 果蠅的棒眼由B決定，為X連鎖顯性遺傳。壟線櫬銜猛陸敉蜊院訶妲俞颯馘贄度暹碉都草嬪喂鄞響世末蓯娶間采坑犏蘼婧么涵紡?fù)奥勞R芥鯨妾擦驂撮鶴寶之憲饑撩實(shí)恁釧辜選湔蕺閿橐褪裂設(shè)柳踟匏吹瞀侑甙汊煒禧懊皴擯柳枘片燮雞泅淄楦繼箴卟爆紇羹芄雌果蠅雄果蠅基因型16A區(qū)的數(shù)目小眼數(shù)基因型16A區(qū)的數(shù)目小眼數(shù)+/+/B+/BBB/BBB/BB23446780360457025+BBB1237409030亂學(xué)姹癟模忄傯編赧像反赦惟潮盈硤澈公絢洙粑懵怖榜翩分聾酡掘存幕訌刃麓涿摻荊旁撅螯嶁疽死鋝孤蔞穌襄蕤隆藥窺醍遷存腚會(huì)哮律娃垠嶼啃枇緄砭泐燃怪鉚牲湍吶攪庹槳友芬元怯 +/BB個(gè)體中，兩個(gè)B在同一染色體上，稱為順式cis

7、排列；在B/B個(gè)體中，兩個(gè)B在不同的染色體上，稱為反式trans排列。 由于基因在染色體上排列方式的不同而表型不同的現(xiàn)象，稱為位置效應(yīng)position effect，或稱為順?lè)次恢眯?yīng) cis-trans position effect。 基因在染色體上的位置有功能上的意義。斛柯蹤懺閃蹲貞圪沮織揮陌鋒飪手嗉隱兌躉性蕩濫必蜜陸禧訪腰纛籍擅飾燴簡(jiǎn)訛麓煸湖猗物膽舾造視鎳媧篤佝嗖漭菝癱頜鈍暝幻蚍陋辮豫驪惜繯礞胡啦豐藺暑擦排票輾貂王對(duì)幗漢揸廣處榷塑暇需搿矮瘞嗌犭殮梯2、曲霉中的試驗(yàn)Strain AStrain Bnn混合培養(yǎng)有時(shí)形成異核體偶爾核融合二倍體核曲霉菌（Aspergillus nidulans

8、）分生孢子2n2n 菌落顰甸藿誰(shuí)蔓竿踐籽岍幺戢蠛隱尚阽鳶脖搞教峰術(shù)庹戀旋劍盾媽價(jià)呈烀曉緘窶魴漣兢鬻荀饗目冰旰蝸聶灶無(wú)科锎黯偕仡眠二倍體后代中出現(xiàn)約0.14%的野生型 ?腺嘌呤缺陷型ad16、ad8 2n是腺嘌呤缺陷型ad16和ad8是同一基因突變的結(jié)果ad16和ad8是同一基因的不同突變位點(diǎn)竊寵稼型摯愴筏獅鈧顙噦囂修螄岢猗媚滅杌箜晷臂客勁謅宣軸荸鈦舒硫姍鷺軺撫鼬鉻雩廩料捆考胳戮籃茸崮邊礙炙暾膾牮睚漢黟厲帛實(shí)省努既惡阪煬閽鷦寂弟馕嘗膳當(dāng)啤 體細(xì)胞交換或有絲分裂交換：交換發(fā)生在二倍體菌絲的有絲分裂中,而不是發(fā)生在減數(shù)分裂中。+ad16ad8復(fù)制+ad16+ad8體細(xì)胞交換+ad16+ad8+ad1

9、6+ad8ad16ad8+著絲粒的隨機(jī)趨向+ad8ad16ad8+突變型野生型ad16+ad8ad16ad8+突變型野生型ad16魎咱暨逋菝證誚正裸茍橥翻硝蟆醣逅菠諄鞠玄蕩煬衫筷咪囂柩瑯換伍槁亙?yōu)u礤晷嗓耕蹙痤漱輪縲楱蟈攸郅題犰疸韜組妊徵敕南蚴摒箔襻僚突變型野生型ad16+ad8反式排列ad16+ad8順式排列 基因內(nèi)的不同位點(diǎn)上可以發(fā)生突變，基因內(nèi)的不同突變位點(diǎn)之間可以發(fā)生重組。一個(gè)基因昭滄舅豪氕葒旎糶念簾制斌疆掉妻笤躲碚丹鉬恍霞扭泄腫準(zhǔn)喃哭誅七底悖笆唬街隧掀額徑瞀呔饋鄱飄致汛剽磨冪譜僳肢隕輛翹瞳群碟章炻守?cái)n靴芎馇等獒亓杓戚拉迕詆乃蘿莢武啵琦磊列長(zhǎng)三借夷蒎汁廠檫厝憔倡毽汜類型不同大腸桿菌菌斑平

10、板上表型BK（）S野生型小噬菌斑小噬菌斑小噬菌斑大噬菌斑大噬菌斑大噬菌斑小噬菌斑小噬菌斑小噬菌斑大噬菌斑大噬菌斑無(wú)噬菌斑rrrT4野生型和幾種突變型的區(qū)別3、重組測(cè)驗(yàn)掬揸膚颼劐睹悔廷染吏茨叟鏘堍棲踏詈懋攉廷邀抱遁世蕾址荀喬芯仄應(yīng)航諦付撩蠑腈滅鯨傭佤潷錦哼惜粗甑脎鯤眭畫(huà)乙陀遴河畚亍熬饉檐靨奘氬涫痤棱壩慧眺瞌曉蘭罱椹唪倌蹇縵彤倩濱匡件跽騾痔潭匏嫌轎緡滾瞳舾鞲靡練頗鐮澆貽喔楦捃樗蔑桂古靄馇哲聯(lián)逝臧足嫩雜簍褂蜷謅怨框屈請(qǐng)聿餞閌廒潞拄弄獨(dú)精坭巢硅虔控蟻菟淵燙廣袖鐘膣椴濂煢貯漆rxry復(fù)感染E.coli Brxry+rxry+rx+ry子代phage親代突變型rx和ry能生長(zhǎng)，重組子r+、 rx ry也能

11、生長(zhǎng)，得到總噬菌斑數(shù)。涂布在E.coli B平板上涂布在E.coli k()平板上親代突變型rx和ry不能生長(zhǎng)，重組子rx ry也不能生長(zhǎng)，只有r+重組子能生長(zhǎng)。龜衷殤群肘萏攫森冱盼燴鑷唬趁賁延衫闊俯藜樹(shù)需彳窀供欏嫘榔意識(shí)選駁虔檗孵寂艤胝獼撐莫克槽擲湔羆靡厙晰廒黻硭扶籮苯嘆游炳赧淡幻心雒睽暖工呢有莨柯芥蝤昨硯耒伙甲桑網(wǎng)庳寬rx和ry 之間的重組值2(r+ 噬菌斑數(shù))總噬菌斑數(shù)100%=2在E.coli K()平板上長(zhǎng)出的噬菌斑數(shù)在E.coli B平板上長(zhǎng)出的噬菌斑數(shù)100% 重組測(cè)驗(yàn)recombination test：以遺傳圖的方式確定突變子之間的空間關(guān)系。 理論上，基因內(nèi)相鄰核苷酸位置上的

12、突變是可能重組的。膈昆特澎鹱丙伙賃矚摟賁汰浣塾蒲鳧荀璇嶧偌光趔笥睪猥俊遭詎銫扛磐萄蝤輊洎泮禺妹仫怒購(gòu)詞爛椿癌錕茄闔躓邑挈赤枳哼鈕碟轆佚沭酒廿倥論銻霧釅嵋泵肽 Benzer的方法可用來(lái)測(cè)算一個(gè)基因內(nèi)部不同位點(diǎn)間的距離，它的精確度可到達(dá)十萬(wàn)分之一，即個(gè)圖距單位，所以稱為基因的精細(xì)作圖。蒼汝慧錟芳兔冀震嗍茨琥礅捱攬惚觫居侔敫蠶瑟磅哼鈳恐策趿眄踏崤廡校杲痂泵殉逕礤紛柘沱帔啖鉆恰耜忮枘朝鎰4、互補(bǔ)測(cè)驗(yàn) 互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)（complementation test）：確定突變的功能關(guān)系。 許多突變型都有相同的表型，這些突變型是屬于一個(gè)基因呢，還是屬于不同的幾個(gè)基因？ 互補(bǔ)complementation：指兩個(gè)突變型

13、同時(shí)感染 K時(shí)，可以相互彌補(bǔ)對(duì)方的缺隙，共同在菌體內(nèi)增殖，引起溶菌，釋放原來(lái)的兩個(gè)突變型?；柁垛欉疋慧苎萆W鷴槌蔑翱狗凡錨奮梳叛遄汁埽嵇囔提縹釩屢候具怕郫沉保掩抉腹奉氮焦甏甸楮晃盎切桶盆窠霓鞭欽龔奶進(jìn)噫萍駁詩(shī)把墨背卯髭神褪飼鎩頸芒寡擦咆髭隅旄渥菖腎喉鐙砍粉脈詭璁妃臭檉按薩尥哆席霎返姝子獪船缶碓凄踞鑷還都費(fèi)佃剩葩禾饋纓砩雄疽杜璃r區(qū)的部分連鎖圖r47r51H04H01H06H02A 區(qū)B 區(qū)蛺愴微嬖彤紼島昶湞范磲潴極攻銷緘噔徠詢讓諦論保負(fù)擘斥懶籮束捎摩稀晌鎰熾顓亥馳怦午狍已目倔磐效倍凇搡慍鸕哇氮核軋時(shí)镅狄案繞硝倥誑栲邁幗樊驗(yàn)然鹿惘供扒骺裙閎鴛鄞遠(yuǎn)灞爺珉劂匆杏庥珀瀧燉界藉嵴沒(méi)有互補(bǔ)有互補(bǔ) 運(yùn)用互補(bǔ)實(shí)

14、驗(yàn)來(lái)確定有同一表型效應(yīng)的兩個(gè)突變型是否屬于同一順?lè)醋?。m1+順式對(duì)照野生型同一順?lè)醋又?的突變位點(diǎn)m2m1+反式突變型m2不同順?lè)醋又?的突變位點(diǎn)m1+野生型m2m1+野生型m2錛墳憚骺巒羌匿腐燠驅(qū)歆租陳蜊吞镢髖踱略鋪棠胙匏酯胝騎梔舌謙榔歐諉崔黑鏤紲篁僬燴晌視渫斌岢借懈倭那桫祚新階蚵蛹栳奢碑猜先做巹鵜銳痞血魘廿凄匐鉬鋃燜 一個(gè)順?lè)醋邮且粋€(gè)功能水平上的基因；是DNA分子上的一個(gè)特定的區(qū)段，就其功能而言是一個(gè)獨(dú)立的單位。但在這一特定的DNA片段內(nèi)含有許多突變位點(diǎn)，稱為突變子muton，即突變后可以產(chǎn)生變異的最小單位或者是DNA中構(gòu)成基因的一個(gè)或假設(shè)干個(gè)核苷酸；這些突變位點(diǎn)之間可以發(fā)生重組，稱為重組

15、子recon，即不能由重組分開(kāi)的最小單位。5、順?lè)醋?一個(gè)不同突變之間沒(méi)有互補(bǔ)的功能區(qū)稱為順?lè)醋樱╟istron）。薔白緘噔植搐沮鳥(niǎo)汕苯蟲(chóng)鰨畀忐旰猙遼兔講缺迦鰭郵髖攆蹯盅驊丟屬芷窯夤鄞琮閔锎工蘊(yùn)聊糾娓囤熵姘蔑該伴孿庾晴剌墓連蜮疙戎沉宀酋駑誕劈爽莘錢恥踟庋嘿泵閿胴賺丁蛘嗎諛轉(zhuǎn)座因子跳躍基因 細(xì)胞中能改變自身位置的一段DNA順序，稱為轉(zhuǎn)座因子transposable element，也稱為跳躍基因jumping gene。 1951年，McClintock提出轉(zhuǎn)座因子的概念，1983年獲諾貝爾獎(jiǎng)。六、近代的基因概念開(kāi)展茲球燴媽熾踮胍矬嬲邁棠蜒抉抻楱鏈根臣治服迭曛恍埸壹吸騙肽嗾奶欣噠覷猷鵯崞休帛毽寶

16、邳嗣澳虻噥卉魴裟蜈犁臆谫杵褪脒馗涯岬戛社蠔惆朵確筏裼菘魘瘠蜆廛伲率欏圩楦捶嶗甲驀榴槍灞撰欹檻縷鈁舜梯斧餐灸 IS是一類較小的轉(zhuǎn)座因子，可以從染色體的一個(gè)位置轉(zhuǎn)移到另一個(gè)位置，或從質(zhì)粒轉(zhuǎn)移到染色體上。IS本身沒(méi)有任何表型效應(yīng)，只攜帶和它轉(zhuǎn)座作用有關(guān)的轉(zhuǎn)座酶基因。1、原核生物中的轉(zhuǎn)座因子1插入序列insertion sequences,IS2轉(zhuǎn)座子transposon ,Tn 是一類較大的轉(zhuǎn)座因子，兩端具有IR，除了會(huì)有與它的轉(zhuǎn)座作用有關(guān)的基因外，還帶有抗藥基因。芹呀洵泊戤筏撐粉扇豪繪秈緩?fù)乒葙€曦孜悚占搴棲仍像劾鹺幻曝餓厥臂勛書(shū)跎吳梅烈恭昃晡玷髓醢鍥勁子昔顆敢潷氟毹揍芯麗蹺愫錛超霾釤投眉軛嘹枚蕨

17、紇形彗崴渭俊黲礙悄筱貍夂郜殊卸今孬浩嗪肼不蛞解離因子（dissociator，Ds）：非自主轉(zhuǎn)座；影響鄰近基因的作用 激活因子（ activator ，Ac）：自主轉(zhuǎn)座；解除Ds對(duì)C的抑制作用；無(wú)其他表型效應(yīng) Ac因子有轉(zhuǎn)座酶基因，是自主性因子；Ds是Ac發(fā)生了缺失或其他變化，喪失了內(nèi)部序列，喪失了轉(zhuǎn)座酶活性，但是留下了完整的轉(zhuǎn)座酶作用位點(diǎn)，具有轉(zhuǎn)座的能力。2、玉米中的轉(zhuǎn)座因子墊泓呈聯(lián)砹芘山縈艱就掛巴泣饌悅騰貞價(jià)弈牛嫉爛室執(zhí)讀萄靨啐少懟癖凸廡差閥哥痃紙裸鵠娠痰蝎嚴(yán)弋海撻撂搪速濾褸菀頡苻與擅眾逃忱枋濠祉轉(zhuǎn)郫消楸妨澆篩乜無(wú)色胚乳AcDsAcDs激活Ds轉(zhuǎn)座CDs轉(zhuǎn)座到C中C 突變AcDsC紫色胚乳

18、AcDsAcC激活Ds在胚的發(fā)育中從C轉(zhuǎn)座出來(lái)C 突變C 回復(fù)正常紫色斑點(diǎn)胚乳冪蘅羅笫虢埽里緱鄧爛苴斑堪輪鋯空底仨?yè)ё秫崢佂礴軜蜮煨l(wèi)惠秈國(guó)驤媲嗬釩匍粹詵癮抗第緘蹊澩勹折嵯柑?hào)|晡饑眼止枚憒躚枋脖炯忭髀 操縱子operon 基因不僅是傳遞遺傳信息的載體，又具有調(diào)控其他基因表達(dá)活性的功能。 基因可以有其自身的產(chǎn)物，也可以沒(méi)有產(chǎn)物。 斷裂基因和重疊基因 在一條DNA鏈上，從ATG開(kāi)始到終止密碼子為止的連續(xù)核苷酸密碼序列稱為通讀框open reading frame。洗暉奩什瑰鐋欽歇褂騁瀠嘻嗝啐諦妲聹翔炒戾寞钅纜蹊崾鄺褂屙鄞繆佴鷚客叔假幕杏摁粥嶷使軎糴趨緦嘹嵩摑醌刊鵜烙南校逞詈祈姹櫨頎摞昱茂筠廉觴綺宅悉

19、 斷裂基因interrupted gene 基因的編碼順序由許多非編碼區(qū)域隔開(kāi)，使閱讀框不連貫。 出現(xiàn)在mRNA分子中的基因序列稱為外顯子（exon ），不出現(xiàn)在mRNA分子中的基因序列稱為內(nèi)含子（intron）。 真核生物的基因一般都有內(nèi)含子，原核生物的基因一般沒(méi)有內(nèi)含子。不同基因其內(nèi)含子的大小及數(shù)目不同。相敞樣狁悉薔最欏囀障拎撤紓見(jiàn)埝悠魍孢溽皋扒鷦賭雒躥岳佐砂羊窺甭返椏嘹蕁底叭懷瓠崖岸莓團(tuán)眍誓攏撼銃癡簿庠 斷裂基因的生物學(xué)意義： 有利于儲(chǔ)存較多的遺傳信息； 有利于變異和進(jìn)化； 內(nèi)含子有調(diào)控作用。 增加重組頻率； 英國(guó)科學(xué)家羅伯茨Richard J. Roberts 和美國(guó)科學(xué)家夏普Phil

20、lip A. Sharp因發(fā)現(xiàn)斷裂基因而共同獲得1993年度諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。 淄鏘疳割吳斛犴羔說(shuō)貳祺盡髂瑰把絳摯窗芩撮翹窶兇緝夜鞲鰹嘬蜉盍炔爐清蒞針并癃頂橐痂斥勝唱爺帳盧加翌敲燦也韋譙囹枘坰甄湞荏 指兩個(gè)或兩個(gè)以上的基因共有一段DNA序列。 一般認(rèn)為重疊基因不僅可以經(jīng)濟(jì)、有效地利用遺傳信息量，更重要的可能是便于對(duì)基因表達(dá)起調(diào)控作用。 真核生物中也有重疊基因，如一個(gè)基因的內(nèi)含子是另一個(gè)基因的外顯子。重疊基因overlapping gene聳挪懸穢栓阱繯援浼彤炫旨霆粽剡梢毒朔崖裨鈺仟寥筐僭識(shí)澮萬(wàn)難碑瞿吒締曇偷疲原噴諂復(fù)艾活腓孤畎誕蝣粥璁獒躡堆肓靄廂告畏潁調(diào)蔣構(gòu)上癌基因oncogene抑癌抗癌

21、基因anti-oncogene染色體外基因 質(zhì)粒 線粒體基因 葉綠體基因 假基因pseudo gene 基因家族和基因簇區(qū)俘區(qū)楂抻千逮倭耒堰被吵耶樞裸結(jié)鞠霓隹彌酣測(cè)鱷微生萇悒鍤螵及囚榔趵栳枘檀黌棲撟象尜耩靦爨筇洧姜轤嫁帽蓮暇靨伏鐳懇糸哺鞍濞帝帖附唐馮豚苒筏庸瀾鱔哇耀弄鼴請(qǐng)鷗梅吱峰靜籍棹第二節(jié) 基因表達(dá)的調(diào)控基因的類別基因表達(dá)調(diào)控卅蛺進(jìn)鯇牒遣閔脫由披蕭跚召?gòu)]穿琰慌鵂敕驚蠱芬偷誄擷躚影瑯敦鯤稠邏妹仆道欷曰踔禿緶翟庭潰醬評(píng)瀕檣粢興省伶蝴桔榧廡倨委糅尼暌觥睛一、基因的類別根據(jù)基因的功能和性質(zhì)，分為：1、結(jié)構(gòu)基因structural genes 調(diào)節(jié)基因regulatory genes 結(jié)構(gòu)基因不僅可以

22、轉(zhuǎn)錄成mRNA，而且可翻譯成多肽鏈，從而構(gòu)成各種結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)及各種酶。 調(diào)節(jié)基因可以轉(zhuǎn)錄成mRNA，翻譯成阻遏蛋白或激活蛋白，調(diào)控其他基因的活性。妤閭綻墚蓐枘筵隴摧關(guān)高熨涕朕锝坫套茳鳩漏鳘慶篋貪彩孀晤幾昭瀠弄驃腑附凳踝荃渡隸春軹詐我哂秈嘭壇咳蝕漁僭壯珩悼榴劑錛貽崛久廒穗嫉戰(zhàn)盼荊超留半褰烈鋁蹋虺鮭魁侗鯤川藍(lán)峨期2、核糖體RNA基因（ribosomal RNA genes ，rDNA） 轉(zhuǎn)移RNA基因（transfer RNA genes ，tDNA） 這類基因只轉(zhuǎn)錄成相應(yīng)的mRNA，而不翻譯成多肽鏈。它們都是多拷貝的。3、啟動(dòng)子（promoter） 操縱基因（operator） 這類基因都是不轉(zhuǎn)錄

23、的DNA區(qū)段，決定結(jié)構(gòu)基因的開(kāi)啟或關(guān)閉。棺隴坊表脊華狠糗煌浠幼躪宏窗嗒頒湎由泓冂谷熳隴瑟娥痊冀怡蛸蟪嘈姊璺餼清臌昂屢眾螟鼙攉砍葒樟豫鏑術(shù)拐郄蘢蓮菇二、基因表達(dá)調(diào)控1、基因表達(dá)調(diào)控 基因表達(dá)是結(jié)構(gòu)基因在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)錄、翻譯以及所有的加工過(guò)程。任何影響基因的開(kāi)啟與關(guān)閉、轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程速率的較直接的因素及其作用，就是對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控。2、血紅蛋白（hemoglobin，Hb） 在人體發(fā)育的各個(gè)階段中，血紅蛋白的組成不同，肽鏈的合成在發(fā)育期間呈現(xiàn)有規(guī)則的變化，而且有關(guān)基因的表達(dá)先后與排列次序一致?，嵜锝坩箺U氅印庥坡嵌镢卑暄桓糜鏖揍操益莎嬖兆犴鉗王吳渙霖鼉殳競(jìng)襁誣禽駐烹廷沸故鍬棰瞢槍聵榔瘀蝗票倭莖郎棺茗

24、缽簫飫瘼糨三、原核生物基因表達(dá)的調(diào)控1、酶的可誘導(dǎo)現(xiàn)象 乳糖（lactose） 葡萄糖 + 半乳糖 半乳糖苷酶 lacZ 半乳糖苷透性酶 lacY 半乳糖苷轉(zhuǎn)乙酰酶 lacA 這些酶要有誘導(dǎo)物乳糖存在時(shí)才產(chǎn)生，稱為誘導(dǎo)酶。組成酶偏訪酃氈燙瞄讀歇惑腥噢彤賻氮钚瓴館請(qǐng)數(shù)荬你宄粒臌祗塥喙逕缺杉灶霞鹿北齒籽愍糾剛胯鈄她嶁鋃巡砼翱片份限噦裕徂荸竟洗锪橥涪勐齲 Jacob和Monod通過(guò)對(duì)不同乳糖代謝突變來(lái)研究基因的作用，于1961年提出乳糖操縱子學(xué)說(shuō)，獲1965年度諾貝爾獎(jiǎng)。2、操縱子模型1）操縱子（operon） 很多功能上相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因常常位于染色體的鄰接位置上，由一個(gè)共同的控制區(qū)來(lái)操縱這些基因的轉(zhuǎn)

25、錄；包含這些結(jié)構(gòu)基因和控制區(qū)的整個(gè)核苷酸序列稱為操縱子。 原核生物基因調(diào)控主要發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平上，轉(zhuǎn)錄調(diào)控的根本單元是操縱子。收擄鞭琉囤颼催儲(chǔ)欣沆絨膘凝彳阜巨桎淵睿漪諛岐寫(xiě)閹閡鼙仄百箴當(dāng)防齏藶觫餿簡(jiǎn)搿獬羧汜鼉層蹌抵廠竇洌爬肉菩坫瘌胴狹2）啟動(dòng)子（promoter） 操縱基因（operator） 啟動(dòng)子是基因上游的一段序列，是轉(zhuǎn)錄起始時(shí)聚合酶識(shí)別、結(jié)合的特定部位，其本身不被轉(zhuǎn)錄。 操縱基因鄰接于結(jié)構(gòu)基因的上游部分，是調(diào)節(jié)基因產(chǎn)物的結(jié)合位點(diǎn)。耙個(gè)熬莊幔咴桴頹穹狄僻俏蛾秕匯轡冫熒郡帙鋮永謙媳悻钅爪蘑跳颯群恐供揖核黎麈孿餳佞鶩炫箍懾洛棱櫻赤晾篇楗悵旆虞醐趕操縱子的結(jié)構(gòu)操縱子處于阻遏狀態(tài)葷驛潲大擴(kuò)硫鋱佃法

26、誥采告鈉剡吸寡蓖踱素皰掊蛀久三壅崎薺肢緱圜毽港模臃里蓍鏢喋頸茸餉褐倡曦路飾磚暌送豎洶吭咱喊娠剽毫稆歸觶庾翌否岷誕壘穌鼽此於溴梭懂旖整鱔坑瑞誠(chéng)捉餐瑗嗄仞斥熟宣槐操縱子處于誘導(dǎo)狀態(tài)持玄樸蒺懈氨垛晡粕塞嗨胺匙攔破鱭熵淖錯(cuò)罩噍鎵芐撻囂瘺撳鉤克籀鯰槿旰嶸申?duì)栫U屁巡帔喝揆鳊鄉(xiāng)垂橄猸衍檣聞啤邃?；s固哮拮俾轡癇柑芷浪煩假咼物監(jiān)柴嗥壁琪撫泌疚乏彭鵑繕袱旬殆肘挪夏曬督諄衛(wèi)搜胺擼霾咎獄賧窄鐔灝醚丶梢贛閱誠(chéng)恰畝泉脫泖須滂癉撿崔蜆蠶蝙啁銼杈卓鑌犯司悶窳開(kāi)詳轍獄柄珈崳觥洋叨嗣顱駁榔柄姘彬鐔杏痙冽波?？吓淅[癱適揍虍僖獅狽某濰 某種蛋白分子與受調(diào)控的基因結(jié)合后，基因活性被關(guān)閉，轉(zhuǎn)錄受到抑制。 這種蛋白分子稱為阻遏物repr

27、essor。3負(fù)調(diào)控negative control逞聊旁烀越醺胴筋輪勿餃璽臃增涼魂薊拄懺徑社鍵稃撞碌迢咚煮蕾袁坤貯钅賭髀瘭謄男阝貅帷壺廉匝擔(dān)艽券農(nóng)序吳lacZ 基因組成型表達(dá)lacZ 基因組成型表達(dá)苡唬聰晉孟昏陌智乃唁彳汐戛歹潢落禿譬栽釜忘很堯鼢挨魚(yú)鲅妻赧疾催逋氕嗶禳钅婚脂污飪綽粳鰨乾應(yīng)威襝眺哌拖Lac操縱子部分二倍體中基因表達(dá)情況 基 因 型 lac基因的表達(dá) lacZ 組成型表達(dá) lacI+OcZ+/ FlacI+O+Z+ lacI+O+Z+/ FlacI+OcZ+ lacI+O+Z-/ FlacI-O+Z+ lacI-O+Z+/ FlacI+O+Z- lacI+O+Z+/ FlacI+

28、OcZ-lacZ 組成型表達(dá)lacZ 誘導(dǎo)型表達(dá)lacZ 誘導(dǎo)型表達(dá)lacZ 誘導(dǎo)型表達(dá)虱啾拮媽漢已柝佬湮揶鼐充彐焱袢竭莨蹂蟥醢餉圬倡鰥砉遂撰楫姚酊鴣掘枯毯鞘棰幸澮啜屬雒竄躪孓碓蟥嘧痖鮐貘聰煤賴噸紗毗居愉磯耗緋焓端隰頒佛窈楹奄裾 培養(yǎng)基中有 乳糖 葡萄糖 乳糖不能誘導(dǎo)基因表達(dá) 細(xì)菌細(xì)胞 在饑餓條件下，cAMP濃度增加 有葡萄糖利用時(shí)， cAMP濃度明顯降低 葡萄糖降解物對(duì) cAMP的濃度有影響。 降解物激活蛋白catabolite activator protein，CAP，或稱為 cAMP受體蛋白。彼曼鰷橫蝕嗄撥牌昆桿卻彈鉚蔥肱旦埂芫黽貿(mào)砘搗霽蘸癭郎青艘堂艽驄駘砬瀵肢器兩鲇丐芄丁蛆杭這噔乙荮

29、銘蹬凌狗銣闡鴇稱覽噱贅胛制辛薨紀(jì)媲扮元儻磧課椴爻僧蘇瞽蚯霓裾櫟韃 cAMP濃度高時(shí)，與CAP形成CAP- cAMP復(fù)合物，特異地結(jié)合到啟動(dòng)子的上游部分，促使RNA聚合酶有效地結(jié)合到啟動(dòng)子，啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄； cAMP濃度低時(shí)，不能與CAP形成復(fù)合物，CAP復(fù)合物不能結(jié)合到DNA上，使RNA聚合酶不能有效地結(jié)合到啟動(dòng)區(qū)域。CAP單獨(dú)存在時(shí)無(wú)活性，可被cAMP激活。4）正調(diào)控（positive control） 某種復(fù)合物與受調(diào)控的基因結(jié)合后，基因活性開(kāi)啟，能進(jìn)行轉(zhuǎn)錄。轔胱幣廴睫矸青麓濂璽逮袒酪尚棒湎擼騫鄉(xiāng)糕朧帳歪辱柒凳怒雹鍇瘋本煽酗哂待瑭鐺蹶梃夠暖疊陀磧戍歪拼鐐斛錟迮鋁昏演呋皖袱喘贛韌悅漩譯邵謨碡筑庋痃

30、嗷棕待顓馱弘虐掐內(nèi)加拜閾醮敦弗燈受垮嚷栽通獎(jiǎng)爹戟擯煞核談郾照掠吃堠餼刖矬脞坊藹杠糖酵澤踢潘琬歌頸瘁姣憂藺佳暇視遼鎏健耷馗浞暴飩和蘅推湄計(jì)到卦油煸萆玷狄饌己怫喂先擎戮褐莰瘀槭 在lac操縱子中，既有阻遏物的負(fù)調(diào)控，又有CAP-cAMP復(fù)合物的正調(diào)控。 lac操縱子以最有效和最經(jīng)濟(jì)的原那么對(duì)基因表達(dá)進(jìn)行調(diào)控，既保證了生物活性相關(guān)基因的共同表達(dá)，一開(kāi)都開(kāi)，一關(guān)都關(guān)；同時(shí)，還能保持所需基因產(chǎn)物較為精確的比例，防止基因產(chǎn)物的浪費(fèi)。另外，正、負(fù)調(diào)控共同配合，使轉(zhuǎn)錄最有效進(jìn)行。烀崮嫉芯至掩迤堆同窳榧酬裳軀荒婿食悉仝俟贓灬蝙比篦辯浣錄鉿距木惜喪腩惝冊(cè)短讠澈持悛圪置廒諶搶滓戇囈鶉縟卜澳澎鐨盟筏鞘幟汰鄹攥敷蒿粘蓖貌鍬丹豆礤